本松新材高導熱尼龍基復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股份有限公司歷經(jīng)數(shù)年開發(fā)的高導熱尼龍基復合材料產(chǎn)業(yè)化及應用技術，通過了中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學技術成果鑒定，經(jīng)專家鑒定，相關技術處國內(nèi)領先水平，產(chǎn)品核心指標達國際先進水平。本松新材利用配方設計，通過優(yōu)化雙螺桿擠出機螺桿組合的結構設計，攻克了無機填料超高填充無法擠出造粒的技術難題，制備的PA6導熱復合材料兼具優(yōu)良的導熱性能（導熱系數(shù)≥8W/m?K）和力學性能（拉伸強度≥70MPa、彎曲強度≥76MPa），領先于國內(nèi)外同類產(chǎn)品（當前，國際上代表性導熱塑料的導熱系數(shù)最高能做到5~6W/m?K），正逐步應用于LED照明、通訊電子、航空航天、5G基站、安防等領域。
讓我們一起走進導熱材料
導熱材料的發(fā)展
塑料自19世紀60年代問世以來，由于有著種類多，特性突出，質輕，價廉，易加工等優(yōu)點，逐漸取代了木材、陶瓷、象牙、金屬等材料，越來越多的進入到人們的生產(chǎn)生活中。但受其結構特性限制，塑料的導熱系數(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域，直到近年來隨著導熱塑料的涌現(xiàn)才開始在散熱領域有所突破。
導熱塑料種類
目前提高塑料導熱性能的途徑有兩種：一種是通過改變分子和鏈節(jié)結構，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構，從而提高材料的導熱性能。這種方法成本高，方法復雜，所以并不常用。第二種也是現(xiàn)今采用最廣泛的制備導熱塑料的方法是通過高導熱材料對聚合物進行填充，制備導熱填料/聚合物復合材料。
常見填料導熱系數(shù)
材料 | 導熱系數(shù)（W/m·K） | 材料 | 導熱系數(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 |
填充型導熱塑料機理
以上這類導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，熱量就可以沿著網(wǎng)絡快速傳遞。這一特性決定了填充型導熱塑料必須加入大量填料才能形成導熱網(wǎng)絡而顯示出良好的導熱性能，但與此同時，大量填料的加入也導致了導熱塑料的力學性能降低和擠出生產(chǎn)加工困難等問題。所以目前填充型導熱塑料大量的研究工作聚焦于較少損失力學性能的情況下提升材料的熱導率，尋求力學性能和導熱性能的平衡。
導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 | 導熱塑料 | |
密度 | 2.7g/mm3 | 1.2-2.0g/mm3 |
加工 | 能耗高 | 能耗低 |
設計 | 無法做出復雜結構 可以做支撐結構 | 設計自由度較高 受限于力學性能無法做支撐結構 |
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 | 導熱能力高 熱輻射系數(shù)低 | 導熱能力低 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，導熱塑料還可以與鋁材相互結合，以塑包鋁的形式進一步提升導熱能力，得到低成本、強散熱的復合結構散熱器。相信隨著技術的發(fā)展會制備出性能更好的導熱塑料，應用到LED照明、通訊電子、航空航天、5G基站、安防等領域。
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