导热橡胶技术的研究进展

综述导热橡胶材料的基体、填料导热性能的影响因素,并对导热橡胶导热技术的研究进展进行介绍。热导率与填料的粒子粒径有关,界面热阻也与其粒径有关,粒径越小,与基体界面间的热阻越大。综合考虑填料自身热导率、粒径与界面热阻等因素,选用合适粒径的导热粒子,以易于在基体内形成导热网络,降低界面热阻。通过发挥导热粒子间的协同导热通路效应,可有效改善基体的导热性能。     

LED用低热阻硅脂的制备

选用合适粒径的氮化铝和氧化铝为混杂导热填料、使用自制的硅烷低聚物为表面处理剂,以溶液插层法对混杂导热填料进行表面改性;然后与甲基苯基硅油混合制备了LED用低热阻导热硅脂。研究了导热填料的种类、粒径、表面处理剂种类及用量对导热硅脂的热导率和黏度的影响。采用LED灯作为实际测试平台表征了导热硅脂的导热性能。结果表明,当填料总质量分数为90.9%,粒径为5μm的氮化铝与粒径为1μm的氧化铝作混合填料且质量比为2.8∶1时,导热硅脂的热导率和黏度有较好的平衡;使用填料质量0.5%的硅烷低聚物对氮化铝和氧化铝混合填料进行表面处理有较好的处理效果;自制10号硅脂样品的黏度（25℃）为174 Pa·s,热阻为1.94℃/W,热导率为4.31 W/m·K。     

高导热硅脂的研制

以甲基硅油为原料,加入导热填料等,制得导热硅脂。研究了导热填料类型、粒径、不同填料处理方法、填料用量以及填料的不同粒径搭配等因素对导热硅脂黏度、导热性能和电气性能的影响。得到了较佳工艺配方:选择350 mPa·s甲基硅油作为基础聚合物,在100份甲基硅油中添加1 600份氧化铝B、50份高导热陶瓷粉H,可制得热导率为4. 14 W/(m·K)的导热硅脂,操作性能良好。     

空间级加成型双组分导热硅橡胶的研制

以乙烯基硅油、含氢硅油、导热填料、铂催化剂为原料,制成了空间级加成型双组分导热硅橡胶。研究了精制方法对乙烯基硅油真空质量损失率的影响以及填料种类、用量对硅橡胶性能的影响。结果表明,采用溶剂萃取法精制乙烯基硅油,可使乙烯基硅油的真空质量损失率降至0.47%,满足空间级材料的使用要求;硅橡胶的较佳配方是:黏度5 000 m Pa·s的乙烯基硅油100份,粒径5~8μm的碳化硅240份,交联剂5份;在此条件下制得的加成型双组分导热硅橡胶的热导率为1.26 W/m·K、接触热导率在15 000 W/m2·K以上、拉伸强度为1.68 MPa、真空质量损失率为0.27%、可凝挥发物质量分数为0.02%,     

热界面材料热导率和接触热阻的测试

热界面材料通常用于降低电子器件中固体界面的热阻。热界面材料的性质, 如热导率、界面材料与固体表面间的接触热阻, 对于电子器件的散热分析非常重要。然而, 这些参数通常难以获得。依据ASTM D-5470测试标准, 搭建了一个热界面测试系统。通过该系统测试了硅油和导热硅脂的热导率, 以及它们与固体基板间的接触热阻。经分析, 测试热导率和接触热阻的相对误差分别小于11.3%和41.3%。     

HDPE和MVQ导热性的影响因素

对高密度聚乙烯（HDPE）、HDPE／导热填料和硅橡胶（MVQ）／导热填料三种材料的导热性能进行了试验研究。总结分析了导热填料种类及含量、温度、结晶度、密度等方面因素对材料导热性能的影响。实验结果表明：HDPE材料的热导率随着结晶度的增大而上升；随着导热填料粒径的增加，HDPE、MVQ材料的热导率增大；材料密度的提高，可提高导热性能。     

加成型导热电子灌封胶

正浙江新安化工集团股份有限公司的王柯等人以端乙烯基硅油(黏度500 mPa·s、乙烯基摩尔分数1.2%)为基胶、含氢硅油(硅氢基质量分数0.3%)为交联剂、A1203和氮化硼(BN)为导热填料,制得双组分加成型导热灌封胶。研究了导热填料的种类、用量和配比对灌封胶导热性能的影响。结果表明:采用不同变体的A1203的灌封胶的黏度和力学性能相近,但采用α-A1203的灌封胶热导率最大;且α-A1203的粒径越大,灌封胶的热导率越大,但其拉伸强度和拉     

加成型导热固体氟硅橡胶的研制

以甲基乙烯基氟硅橡胶为基料,以羟基硅油或二苯基硅二醇为结构控制剂,以2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷为硫化剂,添加气相法白炭黑、导热填料制得加成型导热固体氟硅橡胶。探讨了填料品种、填料粒径、不同粒径氮化硅复配质量比等对加成型导热固体氟硅橡胶性能的影响。结果表明,当用量相同时,添加大粒径氮化物的导热氟硅橡胶的导热性能优于添加小粒径氮化物的导热氟硅橡胶,且各填料对胶料导热性能提高的大小为:氮化硅氮化铝氮化硼;当粒径7μm的氮化硅与粒径10μm的氮化硅复配质量比为1∶1时,制得的导热氟硅橡胶热导率最高,为1. 362 W/(m·K);加入结构控制剂羟基硅油和二苯基硅二醇会降低胶料硬度和热导率,二次硫化对导热氟硅橡胶热导率影响不大。     

HID用加成型硅橡胶的制备与研究

研究了乙烯基硅油、舍氢硅油、填料体系对加成型硅橡胶综合性能的影响．结果表明,选用不同乙烯基含量的乙烯基硅油及舍氢硅油并用,可以获得较佳的综合力学性能;搭配使用不同粒径的氧化铝,可以使硅橡胶获得良好的导热性能;与缩合型硅橡胶相比,加成型硅橡胶具有更为优异的电性能。     

不同无机填料对导热硅脂热导率的影响研究

用无机填料填充硅油可以制备优良的导热硅脂,并且显现出广阔的发展前景。笔者在阐述硅脂导热机理和理论分析的基础上,在玻璃反应釜中,温度为120℃,抽真空2h的条件下,制备了硬脂酸锌表面处理的球形氧化铝导热硅脂、不同粒径导热硅脂、不同种类填料填充的导热硅脂(包括氮化铝,碳化硅,石墨)和二元混合填充导热硅脂,分析了硬脂酸锌表面处理、填充比例、粒径大小等因素对单组分导热硅脂热导率的影响以及增强填料与主填料之比对二元混合填充导热硅脂热导率的影响,通过测试导热硅脂热导率来比较导热性能的好坏,并分析了试验中出现的工艺性问题。     

碳系填料构筑具有隔离结构导热复合材料进展

导热途径不均匀导致导热效率较低是制备高导热聚合物复合材料的重点难题,制备具有优良导热性能的复合材料仍面临巨大的挑战。制备具有三维导热网络结构的复合材料,有效地提高了热导率,是目前导热复合材料研究的热点。隔离结构的导热复合材料具有独特的导热网络结构,为声子提供了有效的传播途径,并且能降低填料-基体、填料-填料间的界面热阻,在低负载下能获得高热导率。综述了近年来碳系填料构筑隔离结构的导热复合材料的研究进展,分析了具有隔离结构复合材料的导热机理及制备方法,对各类方法制备复合材料的性能、特点缺陷进行概括对比,并且对能提升热导率的方法进行简要分析。     

导热凝胶的研究进展

概述导热凝胶的组成和导热机理，介绍硅系导热凝胶基体和非硅系导热凝胶基体以及陶瓷材料、碳基材料和复合填料作为导热填料的研究进展。导热凝胶具有热导率大，耐高低温性能和绝缘性能好，塑性、粘性和附着性强，且可重复使用等优点。导热凝胶综合性能提高的关键在于合理设计基体和填料的性质，基体的设计可以从聚合物的类型和相对分子质量及其分布、交联剂、扩链剂等方面进行，并从改变分子链的结构和排列等方面改性聚合物；填料的设计可以从提高导热性能方面进行，如对传统导热填料进行表面功能化以及设计复合填料。     

高分子复合材料导热性能研究

以Al2O3、MgO和BN三种无机填料作为尼龙6(PA6)的导热填料,研究填料的种类、填充量、粒径大小和粒径配比等对复合材料热导率的影响。结果表明:PA6基复合材料的热导率随导热填料填充量的增加而增大,随导热系数大的填料填充量的增加增大较快;导热系数大的填料的粒径对复合材料的导热系数的影响比较明显;导热系数大的填料,不同粒径的复配可以显著提高复合材料的导热系。     

导热氧化镁对三元乙丙导热橡胶性能的影响

为了开发综合性能优异的导热橡胶,以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,导热氧化镁为导热填料,制备了新型导热橡胶,通过对不同导热氧化镁填充量下的导热橡胶热导率、拉伸强度、微观结构等参数的测定,研究了导热氧化镁填充量对EPDM导热性能、物理机械性能等综合性能的影响。结果表明,随着导热氧化镁用量的增大,EPDM热导率明显增大,从0.337 W/(m·K)增大至0.776W/(m·K),导热效率明显提高,并在填充量为80质量份时形成导热网链;交联程度增大,硫化时间略微延长,加工性能下降;材料的力学性能随着导热填料填充量的增加也发生改变,拉伸强度降低,硬度增大,断裂伸长率和拉断永久变形均先上升后下降。综合考虑,导热氧化镁填充到EPDM中,将大幅度提高EPDM的导热效率,可以制备出综合性能优异的导热橡胶。     

导热橡胶模型及导热橡胶的应用研究进展

对导热橡胶的导热机理、导热模型及其应用研究进展进行论述。导热橡胶的导热性能最终由橡胶基体和导热填料综合作用决定。导热填料根据形态分为粉状填料、片状填料和纤维状填料,可单独或并用填充导热橡胶;采用不同导热橡胶典型理论模型对不同填料填充导热橡胶进行预测,其结果与实测值吻合良好。目前,对导热橡胶的研究主要集中在填料表面改性和粒径分布等方面。如何大幅提高导热橡胶的热导率,提高其热疲劳性能、热力学性能及在使用中的稳定性,是未来导热橡胶研究的核心。     

复合绝缘导热胶粘剂研究

以增韧的酚醛环氧树脂为基体树脂,氮化铝、氮化硼、氧化铝混杂粒子为导热填料制备了-新型绝缘导热胶粘剂。研究了填料用量对胶粘剂热导率、热阻、介电常数、体积电阻率等性能的影响,发现填料用量为40％时胶粘剂的热导率为O．99 W／mK,热阻为0．70℃／W,介电常数6,体积电阻率4．6×1012Ω·cm,20℃、200℃、250℃下的剪切强度分别为13．0MPa、10．0MPa、5．65MPa。研究结果表明该胶具备良好的电绝缘及力学性能,可以长期在150℃温度下使用,与不加导热填料的相同胶粘剂相比,具有良好的导热能力。     

导热PE-HD／SiC复合材料的制备及性能研究

将碳化硅（SiC）粒子和高密度聚乙烯（PE—HD）经粉末混合后制得导热复合材料。研究了SiC粒子分散状态及含量对复合材料热导率、热阻、力学性能及电绝缘性能的影响，探讨了SiC粒径对热导率的影响。结果表明：复合材料中SiC粒子围绕在PE—HD粒子周围，形成了特殊的网状导热通路；随SiC粒径增加，热导率降低；在填料体积分数为30％时，复合材料热导率、热阻、拉伸强度及冲击强度、体积电阻率和介电常数分别为1．05W／（m·K）、0．75K／W、15MPa、13．2kJ／m^2、4．6×10^15 ·Ω·cm和3．03。此外，使用少量的氧化铝（Al2O3）纤维替代SiC组成混杂填料增强的材料各项性能均得到改善，并且与纯PE-FID相比具有优良的热传导能力。     

同向非对称双螺杆混沌混合制备导热高分子材料性能研究

以聚丙烯(PP)为高分子材料基体,选用粒径为3μm的氧化铝(Al2O3)导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机为加工设备,制备PP/Al2O3导热高分子材料,通过力学性能、熔体流动速率、热变形温度、维卡软化温度、热导率和扫描电镜的测试分析,研究混沌混合加工对导热高分子材料性能的影响。结果表明:随着Al2O3含量的增加,PP/Al2O3导热高分子材料的拉伸强度先增大后减小,冲击韧性逐渐下降,加工流动性能变差,弯曲性能和抵抗热变形能力提高,热导率逐渐增大,Al2O3含量为20%左右达到逾渗阈值,当Al2O3含量为50%时,其热导率是纯PP的1.7倍。微观形态观察表明:Al2O3含量为30%时,PP/Al2O3导热高分子材料的综合性能最好,同传统双螺杆挤出相比,同向非对称双螺杆混沌混合加工可以制备出力学性能、热性能、导热性能等更加优异的填充型导热高分子材料。     

混合填充复合材料热导率方程的推导

混合填充复合材料的导热特性好于单一填充。根据碳纳米管与纳米片状石墨在高分子基材中的分布形态, 将碳纳米管与纳米片状石墨的"桥状搭接"结构作为等效基材, 未搭接的"游离态"碳纳米管作为填料, 利用串并联热阻模型和Maxwell-Garnett等效介质法建立了混合填充复合材料的导热模型, 并通过数量级分析对热导率方程进行了简化。结果表明, 在混合填料质量分数不变的情况下, 等效热导率随纳米片状石墨的增多呈现先增加后减少的趋势, 表现出明显的协同效应;在质量分数配比不变的情况下, 等效热导率随混合填料的质量分数增大而增大。     

聚合物基导热复合材料的性能及导热机理

采用不同品种、粒径的导热填料和基体树脂,以熔融共混方法制备聚合物/填料体系导热功能复合材料。研究了复合材料热导率λ和体积电阻率ρ_v随不同填料、粒径等因素的变化规律及其内在原因。不同填充体系的热导率均随填料粒径的减小而降低,而电导率则相反;复合体系热导率随填料含量的增加始终呈逐步上升趋势,未表现出电导率那样的急剧变化。研究表明：复合体系热导率和电导率变化的差异主要是由于二者具有不同的传导机理;复合材料热导率的变化规律可以用热弹性复合增强机制进行合理解释。