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      本松新材高导热尼龙基复合材料通过科技成果

      发布时间:2021/07/03 发布作者:

            2021年,杭州本松新材料技术股份有限公司历经数年开发的高导热尼龙基复合材料产业化及应用技术,通过了中国轻工业联合会科学技术成果鉴定,经专家鉴定,相关技术处国内领先水平,产品核心指标达国际先进水平。本松新材利用配方设计,通过优化双螺杆挤出机螺杆组合的结构设计,攻克了无机填料超高填充无法挤出造粒的技术难题,制备的PA6导热复合材料兼具优良的导热性能(导热系数≥8W/m?K)和力学性能(拉伸强度≥70MPa、弯曲强度≥76MPa),领先于国内外同类产品(当前,国际上代表性导热塑料的导热系数最高能做到5~6W/m?K),正逐步应用于LED照明、通讯电子、航空航天、5G基站、安防等领域。



      让我们一起走进导热材料



      导热材料的发展

      塑料自19世纪60年代问世以来,由于有着种类多,特性突出,质轻,价廉,易加工等优点,逐渐取代了木材、陶瓷、象牙、金属等材料,越来越多的进入到人们的生产生活中。但受其结构特性限制,塑料的导热系数普遍只有0.2W/m·K左右,所以一直以来塑料多用在绝热领域,直到近年来随着导热塑料的涌现才开始在散热领域有所突破。

      导热塑料种类

      目前提高塑料导热性能的途径有两种:一种是通过改变分子和链节结构,或者通过外力的作用改变分子和分子链的排列来获得特殊物理结构,从而提高材料的导热性能。这种方法成本高,方法复杂,所以并不常用。第二种也是现今采用最广泛的制备导热塑料的方法是通过高导热材料对聚合物进行填充,制备导热填料/聚合物复合材料。

      常见填料导热系数

      材料

      导热系数(W/m·K

       材料

      导热系数(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

      金刚石

      3500

       

      填充型导热塑料机理

      以上这类导热填料在填充到聚合物基体中,通过微粒与微粒间的接触会形成一个三维网络,热量就可以沿着网络快速传递。这一特性决定了填充型导热塑料必须加入大量填料才能形成导热网络而显示出良好的导热性能,但与此同时,大量填料的加入也导致了导热塑料的力学性能降低和挤出生产加工困难等问题。所以目前填充型导热塑料大量的研究工作聚焦于较少损失力学性能的情况下提升材料的热导率,寻求力学性能和导热性能的平衡。


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      导热塑料和铝对比的优势

      目前大多数热管理系统都采用铝制散热器,但导热塑料在成本、重量、环保等方面有着巨大的优势。如下表两者的对比


      导热塑料

      密度

      2.7g/mm3

      1.2-2.0g/mm3

      加工

      能耗高

      能耗低

      设计

      无法做出复杂结构

      可以做支撑结构

      设计自由度较高

      受限于力学性能无法做支撑结构

      后处理

      后处理繁杂

      处理过程有污染

      无需后处理,环保

      散热

      导热能力高

      热辐射系数低

      导热能力低

      热辐射系数高

      安全

      非绝缘,需隔离启动

      绝缘/非绝缘不同类型

      成本

      综合成本高

      综合成本较铝低30%

      塑料散热器的主要优势在于低密度及可注塑性,后处理程序简单使得整体制造成本下降。此外,导热塑料还可以与铝材相互结合,以塑包铝的形式进一步提升导热能力,得到低成本、强散热的复合结构散热器。相信随着技术的发展会制备出性能更好的导热塑料,应用到LED照明、通讯电子、航空航天、5G基站、安防等领域。

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