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    工業膠核心參數!“高導熱”硅***膠是如何煉成的?

    2021/4/26 18:28:52??????點擊:

    導熱硅***膠要想實現在工業上的廣泛應用,良好的導熱性能是至關重要的。目前,導熱硅***膠的導熱改性研究以填充改性為主,導熱填料最終的導熱能力取決于填料顆粒的大小、形狀和表面特性,填料的種類以及填料的導熱性隨溫度、濕度和壓力的變化等因素。提高導熱硅***膠的導熱性能主要通過以下幾個途徑。

      一、導熱填料超細微化

      導熱填料粒徑數量級的減小有利于導熱硅***膠導熱性能和物理機械性能的提高,采用納米級氧化鋁填料填充的導熱硅***膠的綜合性能明顯超過采用微米級氧化鋁填料填充的導熱硅***膠。因此,對導熱填料進行超細微化有利于導熱硅***膠導熱性能的提高。

      有學者通過研究發現:將無機填料的粒徑尺寸進行超細微化,填料粒子內原子間距和結構會發生巨大變化;當粒徑尺寸達到納米級后,填料的某些性質甚至會發生質變。尤其是對于某些共價鍵型的材料而言,當其粒徑尺寸被超細微化后,就會變為金屬鍵型材料,其導熱性能也就隨之急劇升高。例如,日本協和化學工業公司通過對氧化鎂材料進行超細微化處理,開發出了高純度細微氧化鎂,這種氧化鎂材料的導熱系數超過了50W/m·K,相當于氧化鋁的3倍,氧化硅4倍。一些資料表明:常規氮化鋁的導熱系數比較低,僅能達到36W/m·K,而進行了超細微化的納米級氮化鋁的導熱系數卻猛增數倍,達到了驚人的320W/m·K。

      二、導熱填料高取向化

      導熱填料粒子間形成的導熱網鏈的取向對材料的導熱性能有很大影響,提高導熱硅***膠導熱性能的關鍵就是在其體系內部最大程度的形成取向與熱流方向一致的導熱網鏈。因此,導熱填料的高取向化也是提高導熱硅***膠導熱性能的關鍵途徑。普通氮化硅的導熱性能一般比較低,原因就在于其燒結結構是無規取向的。若是在氮化硅原料粉體中加入直徑為1微米,長度為3~4微米的晶種粒子,使這些晶種粒子取向發生排列,便可形成具有高取向結構的纖維狀的高導熱性氮化硅。這種氮化硅的導熱系數因纖維狀結構的形成而呈現出各向異性,通過實驗測得其在結構取向上導熱系數是普通氮化硅的3倍,達到了驚人的120W/m·K。

      三、導熱填料表面改性

      導熱硅***膠的導熱性能與導熱填料粒子表面的易濕潤程度密切相關,這是因為無論是填料與基體的粘接程度,還是基體與填料界面的熱障,或是填料本身的的分散性和填充量都會因填料表面的潤濕程度而受到影響,這種影響會直接關系到導熱硅***膠的導熱性能的高低。對導熱填料進行表面處理后,其填充量、導熱性和相容性(與硅***膠)明顯提高,尤其是對于納米級填料而言,因為納米級填料要想以納米尺寸均勻分散于硅***膠中,進行表面改性是必不可少的過程。有研究表明,若是能通過特殊工藝使導熱填料在硅***膠中形成“隔離分布態”,那么,即使填充很小量的導熱填料,導熱硅***膠也會獲得較好的導熱性能。例如,有實驗就發現,如果先用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二甲基二甲氧基硅烷等物質對氧化鋁進行表面處理,然后填充到硅***膠中,所得導熱硅***膠的導熱性能會有所提高,而粘度則會降低。這就說明對導熱填料進行表面處理可以提高硅***膠的導熱性能和加工性能。

      四、導熱填料混合填充

      許多學者通過實驗發現:將不同種類、粒徑、形狀的導熱填料按照適當的比例混合使用,是提高導熱硅***膠導熱性能的有效途徑。有學者采用粒徑分別為0.5微米、3微米和20微米的氧化鋁混合填充硅***膠,當三種不同粒徑氧化鋁的配比為10:30:15時,硅***膠的導熱性能明顯優于單一粒徑氧化鋁填充的硅***膠。還有學者把兩種體積分數和粒徑各不相同球形氧化鋁與另一種非球形氧化鋁混合后作為導熱填料填充到硅***膠中,這樣既增加了填料堆積的密度,又使基體的流動性得以保持,從而使制得的導熱硅***膠的導熱性能大幅提高,而硬度卻控制在了較低的范圍。

      五、優化加工工藝

      當導熱填料確定之后,加工工藝就成了決定導熱硅***膠導熱性能的重要因素。例如,采用溶液混和制得的硅***膠的導熱性能明顯比采用直接混煉制得的硅***膠的導熱性能優異,原因就在于不同的加工工藝導致了粒子與基體的復合方式不同。另外,加工過程中填料和各種助劑的加料順序也會在很大程度上影響導熱硅***膠的導熱性能。有專利曾專門研究過加料順序對導熱硅***膠導熱性能的影響,研究結果表明:如果將硅***膠先與小粒徑的氧化鋁混合,再與大粒徑的氧化鋁共混,制得的導熱硅***膠的導熱性能較好;而把硅***膠與全部氧化鋁同時混合制得的導熱硅***膠的導熱性能則較差。更多濾芯膠請訪問www.naturallymeghan.com