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导热绝缘

 

塑料在使用和运行过程中会吸收和产生热量,热量不能及时传导出去会导致制件温度升高、热膨胀系数增大、材料变形,甚至出现烧蚀、塑料零件不能正常工作等情况。导热绝缘塑料以热塑性材料为基体,以金属氧化物Al2O3、MgO、SiO2、CaO、NiO,金属氮化物AlN、Si3N4、BN等,碳化物SiC、B4C3为填料。导热主要依靠声子导热,其热能扩散速率主要取决于邻近原子或结合基团的振动。导热绝缘塑料优点为:散热均匀,避免灼热点,减少零件因高温造成的局部变形、重量轻、成型加工方便、产品设计自由度高等。

 

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随着铝、铜等金属材料在导热方面使用的安全性、低碳环保、加工成型性、质量等方面问题的出现,高导热性能材料逐渐成为工业需要。集成电路中都要求材料具有高的绝缘性,同时高度集成的电子部件放热量大,新孚达(NFD)通过将塑料的成型性与导热材料的导热性结合在一起,使得复合材料具有塑料优异的加工成型能力,也具有如金属、陶瓷一样的导热性能。非金属填料导热主要依靠声子导热,扩散速率取决于邻近原子或结合集团的振动。常用导热塑料基体树脂有PC、POM、PA、LCP、PPS、PEEK等,导热系数在1-20W/m-k,是传统塑料导热能力的5-100倍。

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导热绝缘塑料分为:导热系数高于1W/m-k的塑料称为导热塑料;导热系数高于5-10W/m-k的称为高导热塑料;导热塑料高于10W/m-k的称为超高导热塑料,简称超导塑料。新孚达(NFD)开发基体树脂+导热填料+阻燃剂配方,既满足材料导热性能,又具有阻燃效果,满足多方面应用。

 

普通树脂一般都绝缘,常用塑料导热率如下表。

材料

LDPE

HDPE

PVC

PP

PS

PTFE

PMMA

Nylon

热导率W/(m.k)

0.33

0.44

0.16

0.24

0.08

0.27

0.75-0.25

025

影响导热塑料导热性能的因数主要有两个:一个是导热填料含量多少,导热填料比例少对材料导热性能影响低,导热填料过高,影响材料力学性能。新孚达(NFD)通过专业的方式,探索不同导热填料与不同树脂之间的结合性,优化填料比例,在材料内部形成网状和链状的导热网链,网链与热流方向一致时,热阻很小、导热性能很好。

 

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提高导热填料导热能力的方法:

(1)基体树脂种类、特性。

(2)导热填料的性状、粒径、尺寸分布。将导热填料超细微化,用纳米填料。使用不同的粒径填料组合,达到较高填充致密度。

(3)填料与基体树脂的界面结合,使用偶联剂增加填料与基体的界面结合能力,降低界面处的热阻。

 

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导热塑料取代铝合金技术优势:

(1)导热塑料绝缘性好,耐高压,质量轻、加工成型效率高,散热好。能避免使用铝合金作为散热体需要设计一个复合标准高价格的安全电源。

(2)导热塑料可采用新的电源设计方法,提高LED灯电源效应和功率因数,提升寿命,降低成本。LED灯光电转换效率是20%-30%,其它能量以热能形式传出。

 

导热塑料优点:均匀散热,避免烧蚀点;重量轻,比铝轻40%-50%;减震;热膨胀系数低,减少高温下部件变形;提高机械力学性能;成型加工效率高;设计自由度高;工作温度低;环保,复合RoHs认证;安全,电绝缘性;阻燃。

 

主要应用

LED散热圈

变压器线圈骨架

汽车照明零部件

电子电器

卫浴厨具

汽车散热装置

 

典型添加剂

金属氧化物Al2O3、MgO、SiO2

金属氮化物AlN、Si3N4、BN

碳化物SiC、B4C3

 

 

 

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