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本松新材高導(dǎo)熱尼龍基復(fù)合材料通過科技成果

發(fā)布時間：2021/07/03 發(fā)布作者：

      2021年，杭州本松新材料技術(shù)股份有限公司歷經(jīng)數(shù)年開發(fā)的高導(dǎo)熱尼龍基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用技術(shù)，通過了中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)成果鑒定，經(jīng)專家鑒定，相關(guān)技術(shù)處國內(nèi)領(lǐng)先水平，產(chǎn)品核心指標(biāo)達(dá)國際先進(jìn)水平。本松新材利用配方設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化雙螺桿擠出機(jī)螺桿組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，攻克了無機(jī)填料超高填充無法擠出造粒的技術(shù)難題，制備的PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料兼具優(yōu)良的導(dǎo)熱性能（導(dǎo)熱系數(shù)≥8W/m?K）和力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度≥70MPa、彎曲強(qiáng)度≥76MPa），領(lǐng)先于國內(nèi)外同類產(chǎn)品（當(dāng)前，國際上代表性導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)最高能做到5~6W/m?K），正逐步應(yīng)用于LED照明、通訊電子、航空航天、5G基站、安防等領(lǐng)域。



讓我們一起走進(jìn)導(dǎo)熱材料



導(dǎo)熱材料的發(fā)展

塑料自19世紀(jì)60年代問世以來，由于有著種類多，特性突出，質(zhì)輕，價廉，易加工等優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代了木材、陶瓷、象牙、金屬等材料，越來越多的進(jìn)入到人們的生產(chǎn)生活中。但受其結(jié)構(gòu)特性限制，塑料的導(dǎo)熱系數(shù)普遍只有0.2W/m·K左右，所以一直以來塑料多用在絕熱領(lǐng)域，直到近年來隨著導(dǎo)熱塑料的涌現(xiàn)才開始在散熱領(lǐng)域有所突破。

導(dǎo)熱塑料種類

目前提高塑料導(dǎo)熱性能的途徑有兩種：一種是通過改變分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，或者通過外力的作用改變分子和分子鏈的排列來獲得特殊物理結(jié)構(gòu)，從而提高材料的導(dǎo)熱性能。這種方法成本高，方法復(fù)雜，所以并不常用。第二種也是現(xiàn)今采用最廣泛的制備導(dǎo)熱塑料的方法是通過高導(dǎo)熱材料對聚合物進(jìn)行填充，制備導(dǎo)熱填料/聚合物復(fù)合材料。

常見填料導(dǎo)熱系數(shù)

材料

導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·K）

 材料

導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·K）

Ca

380

 CaO

15

Mg

103

 MgO

36

Fe

63

SiO2

10

Cu

398

SiC

270

Al

219

Al2O3

30

BN

125

AlN

320

石墨

120

金剛石

3500

 

填充型導(dǎo)熱塑料機(jī)理

以上這類導(dǎo)熱填料在填充到聚合物基體中，通過微粒與微粒間的接觸會形成一個三維網(wǎng)絡(luò)，熱量就可以沿著網(wǎng)絡(luò)快速傳遞。這一特性決定了填充型導(dǎo)熱塑料必須加入大量填料才能形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)而顯示出良好的導(dǎo)熱性能，但與此同時，大量填料的加入也導(dǎo)致了導(dǎo)熱塑料的力學(xué)性能降低和擠出生產(chǎn)加工困難等問題。所以目前填充型導(dǎo)熱塑料大量的研究工作聚焦于較少損失力學(xué)性能的情況下提升材料的熱導(dǎo)率，尋求力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能的平衡。


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導(dǎo)熱塑料和鋁對比的優(yōu)勢

目前大多數(shù)熱管理系統(tǒng)都采用鋁制散熱器，但導(dǎo)熱塑料在成本、重量、環(huán)保等方面有著巨大的優(yōu)勢。如下表兩者的對比：


鋁

導(dǎo)熱塑料

密度

2.7g/mm3

1.2-2.0g/mm3

加工

能耗高

能耗低

設(shè)計(jì)

無法做出復(fù)雜結(jié)構(gòu)

可以做支撐結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)自由度較高

受限于力學(xué)性能無法做支撐結(jié)構(gòu)

后處理

后處理繁雜

處理過程有污染

無需后處理，環(huán)保

散熱

導(dǎo)熱能力高

熱輻射系數(shù)低

導(dǎo)熱能力低

熱輻射系數(shù)高

安全

非絕緣，需隔離啟動

絕緣/非絕緣不同類型

成本

綜合成本高

綜合成本較鋁低30%

塑料散熱器的主要優(yōu)勢在于低密度及可注塑性，后處理程序簡單使得整體制造成本下降。此外，導(dǎo)熱塑料還可以與鋁材相互結(jié)合，以塑包鋁的形式進(jìn)一步提升導(dǎo)熱能力，得到低成本、強(qiáng)散熱的復(fù)合結(jié)構(gòu)散熱器。相信隨著技術(shù)的發(fā)展會制備出性能更好的導(dǎo)熱塑料，應(yīng)用到LED照明、通訊電子、航空航天、5G基站、安防等領(lǐng)域。


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