导热塑料以及常见的填料比较

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导热塑料以及常见的填料比较

一、导热塑料是什么以及特性是？

导热塑料：利用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充，以提高其导热性能。导热性能的好坏主要用导热系数（单位：W/m.k）来衡量。

导热塑料分为两大类：导热导电塑料和导热绝缘塑料。导热塑料主要成分包括基体材料和填料。基体材料包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、

PP、PPA、PEEK等；填料包括AlN、SiC、Al2O3、石墨、纤维状高导热碳粉、鳞片状高导热碳粉等。

国外生产导热塑料的主要厂商和产品牌号：

产品特性：

（1）散热均匀，避免灼热点，减少零件因高温造成的局部变形

（2）重量轻，比铝材轻40-50%

（3）成型加工方便，无需二次加工

（4）产品设计自由度高

（5）由于成型方式主要为模具注塑成型,胶料在加热后经过加压流入模具中,然后经过冷却成型。加工工艺的特性使得材料成型后的导热系数呈现出各向异性的特点,即注塑时胶料流动的方向(in-plane)和垂直胶料流动的方向(through-plane)。一般胶料流动方向上的导热系数是垂直胶料流动方向上的导热系数的3~6倍,这种差异是由于胶料在注塑成型时,在流动方向易形成连续的分子链所造成的。

应用领域：

这些领域包括LED照明、汽车、加热/冷却/制冷。

二、常见导热材料的导热系数列表：

材料名称 导热系数K(w/m.k)

氧化铍（有毒） 270

氮化铝 80~320

氮化硼 125 有文章写60K(w/m.k)

碳化硅 83.6有文章写170~220K(w/m.k)，个人表示怀疑，导热这么好的话，就完全没有BN和AlN的市场了

氧化镁 36

氧化铝 30

氧化锌 26

二氧化硅 (结晶型) 10

注：以上数据来自以下3篇论文

1. 氧化铝在导热绝缘高分子复合材料中的应用，李冰，塑料助剂，2008年第3期，14~16页

2. 金属基板用高导热胶膜的研究，孔凡旺等，广东生益科技，第十一届覆铜板市场技术研讨会论文集 101~106页

3. 复合绝缘导热胶粘剂的研究，周文英等 中国胶粘剂 2006年11月第15卷11期，22~25页

以下部分观点来自期刊论文，部分观点来自广大产品工程师，感谢大家。

三、常见导热材料优缺点分析：

1、氮化铝AlN，优点：导热系数非常高。缺点：价格昂贵，通常每公斤在千元以上；氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ，水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理，也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝，虽然可以达到较高的热导率，但体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。

2、氮化硼BN，优点：导热系数非常高，性质稳定。缺点：价格很高，市场价从几百元到上千元（根据产品品质及粒径大小不同价格差别较大），虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率，但与氮化铝类似，大量填充后体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。

3、碳化硅SiC 优点：导热系数较高。缺点：合成过程中产生的碳及石墨难以去除，导致产品纯度较低，电导率高，不适合电子用胶。密度大，在有机硅类胶中易沉淀分层，影响产品应用。环氧胶中较为适用。

4、氧化镁MgO 优点：价格便宜。缺点：在空气中易吸潮，增粘性较强，不能大量填充；耐酸性差，一般情况下很容易被酸腐蚀，限制了其在酸性环境下的应用。

5、α-氧化铝（针状） 优点：价格便宜。缺点：添加量低，在液体硅胶中，普通针状氧化铝的最大添加量一般为300份左右，所得产品导热率有限。

6、α-氧化铝（球形） 优点：填充量大，在液体硅胶中，球形氧化铝最大可添加到600~800份，所得制品导热率高。 缺点：价格较贵，但低于氮化硼和氮化铝。

7、氧化锌ZnO 优点：粒径及均匀性很好，适合生产导热硅脂。缺点：导热性偏低，不适合生产高导热产品；质轻，增粘性较强，不适合灌封。

8、石英粉（结晶型） 优点：密度大，适合灌封；价格低，适合大量填充，降低成本。缺点：导热性偏低，不适合生产高导热产品。密度较高，可能产生分层。

综上，不同填料有各自特点，选择填料时应充分利用各填料的优点，采用几种填料进行混合使用，发挥协同作用，既能达到较高的热导率，又能有效的降低成本，同时保障填料与有机硅基体的混溶性。

（本段由论坛会员：spherefiller提供）

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