导热高分子材料的研究与应用

李福君(通辽职业学院, 内蒙古 通辽 028000)

导热高分子材料的研究与应用

李福君(通辽职业学院, 内蒙古 通辽 028000)

本文以导热高分子材料为主题展开论述，首先对导热高分子材料作用原理以及导热高分子材料的主要类型进行了简要介绍，然后重点从多个方面对提升导热高分子材料应用效果的策略进行了探究。

导热高分子材料；原理；应用

通常情况下，不同的物质具有不同的导热性能，传统的材料科学研究中，金属物质被认为是热的良导体，而且被广泛应用到现代社会中。随着材料科学的发展，高分子材料的导热性逐渐被发现，研究人员发现，通过一定的填充方式所形成的高分子材料会表现良好的导热性能，而且一些导热高分子材料还可以代替金属的导热作用，从而被广泛应用。

1 导热高分子材料的作用原理

不同材料的导热机理是不同的，当晶体受热时，组成晶体的粒子产生热运动，从而表现出导热性能。填充的导热物质以及高分子基体是决定导热高分子材料自身性能的主要因素。对于导热高分子而言，所呈现出的特殊晶体结构，是其导热性能的重要基础，如果晶体结构被破坏，则意味着高分子材料的导热性能不复存在。在导热高分子材料中，填充物的导热性能往往会明显高于高分子基体的导热性能，所以，填充材料是导热高分子材料必不可少的组成部分。在填充材料的具体使用过程中，如果物质的填充量较少，那么粒子材料之间的空隙会比较大，空气的导热性能远低于高分子材料，所以此时高分子材料的导热性能相对较弱。而如果填充材料的数量较多，则意味着物质粒子之间的空隙减小，则很容易形成导热链，此时高分子材料的导热性能明显增强。

2 导热高分子材料的主要类型

(1)导热塑料 导热塑料的制作，需要以树脂作为高分子基体，然后再进行导热材料的填充。通常情况下，绝缘导热塑料的填充物包括金属氧化物、金属氮化物以及碳硼化合物等。在长期的实验探究中，科研人员发现，如果以树脂作为高分子基体，而将金属化合物作为填充材料，如氧化铝、硅酸铝，所制成的导热高分子材料具有良好的导热性能，而且导热高分子材料的导热性能会随着硅酸铝和氧化铝数量的增加而增加，而且当这两种化合填充物的比例达到35%时，高分子塑料的导热性能最佳。如果将金属粉末、石墨和碳纤维作为填充物与聚乙烯和聚丙烯混合形成高分子导热塑料，那么其导热性能则会得到显著提高，因为所形成的高分子基体中，石墨以及碳纤维的结构分布比较理想。

(2)导热橡胶 通常情况下，可以将导热橡胶分为填充型和结构型两种，而且目前填充型导热橡胶材料的研究比较受社会关注。将氧化铝填充到丁苯橡胶中所形成的导热橡胶，具有良好的导热性能，目前针对这一类型导热橡胶的研究也比较多。

(3)导热胶粘剂 作为导热高分子材料的一种，可以将导热胶黏剂进一步分成绝缘导热胶黏剂和非绝缘导热胶黏剂，研究人员表明，在导热胶黏剂制作过程中，如果将导热填充物进行固化，则可以明显提升导热高分子材料的导热性能。如果将碳纤维作为填充物添加到粘接剂中，则可以明显提高粘接剂的导热性能，在现实社会中，这一类粘接剂主要被用于散热板以及半导体封装材料中。

3 进一步提高导热高分子材料应用效果的策略

(1)选择合适的基体材料 基体材料会对高分子材料的导热性能产生很大的影响，所以，为了不断提升导热高分子材料的应用效果，首先应该选择合适的基体材料。这是因为高分子材料基体自身就具有良好的导热性能，而且此类高分子材料的加工相对简易。经过长期的研究和实践应用，在高分子基体材料选择过程中，应该尽可能选择塑料、橡胶、胶黏剂等物质，如硅橡胶、硅胶胶黏剂等，在填充物的选择过程中，应该尽可能以金属氧化为目标物质。

(2)完善填充材料表面的预处理 对于导热高分子材料而言，进行填充材料表面预处理的主要目的是提高材料的细微化水平，所以，在导热高分子材料的应用过程中，必须完善填充材料表面的预处理工作，在预处理过程中，可以使用偶联剂、表面处理剂等，这样可以有效提升高分子基体与导热填充材料的融合性，从而有效提升导热高分子材料的导热性能。例如，在高分子材料制作过程中，铝粉作为导热填充材料，树脂作为高分子基体，而在填充之前，可以使用甲醛对填充物进行表面预处理，预处理工作结束之后，所使用的填充物与树脂高分子基体的相容性明显增加，然后使用偶联剂进行表面处理，最终导热高分子材料的导热性能会提升10%左右。

(3)工艺条件的选择与优化 研究表明，导热高分子材料的填充物质与高分子基体之间的结合方式以及在填充过程中所使用的助燃剂顺序都会对最终高分子材料导热性能产生影响，所以，为了提高导热高分子材料的应用效果，有必要进行工艺条件的选择和优化。在导热高分子材料的填充过程中，如果填充物质的粒径不同，则会促使填充材料最大程度的堆积，从而有效提高导热高分子材料的导热性能。另外，高分子材料生成过程中，填充材料的搭配方式也会对最终导热高分子材料的导热性能产生影响，当填充材料以合适的粒径进行分布时，基体材料的导热性能会有所提高，同时还会降低基体材料的黏度。为了进一步提升导热高分子材料的导热性能，可以对导热高分子材料制作过程中的温度、压力等因素进行适当的控制，因为，这些因素的变化会使高分子材料的导热性能发生相应的变化，例如在加压的情况下，硫化导热硅橡胶的导热性能会明显提升。

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李福君(1969- )，女，内蒙古人，高级工程师，学士学位，主要研究方向 ：化学工程、分析化学。