?聚氨酯體系如何提高導熱系數改性表面處理氧化鋁粉末

文章出處：產品百科責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發表時間：2022-11-01

　　隨著集成技術和微封裝技術的成熟，電子產品向小型化和微型化方向發展，工作時產生的熱量會迅速積累、增加。導熱散熱效果是保證電子產品可以高可靠性正常工作的一個重要因素，而導熱系數的大小衡量了散熱效果的好壞。高分子材料本身的熱導率很低，通過改變材料分子和鏈節結構獲得特殊物理結構或具有完整結晶性的本征型導熱材料的方法工藝復雜，操作難度大，成本高，不適合大規模生產和應用。東超新材料小編淺談一下聚氨酯體系如何提高導熱系數改性表面處理氧化鋁粉末，其中的原理又是怎樣的呢？

聚氨酯的導熱系數隨其填充量增大而升高。用量在200份之前，導熱系數增加緩慢；200~500份時，導熱系數增長迅速，之后又趨于緩慢。氧化鋁填充量低于200份時，填充量較少，氧化鋁粒子被聚氨酯包圍，彼此間相互孤立，無法形成導熱鏈，故熱導率增加很緩慢。隨導熱粒子量增加，粒子堆積趨于緊密，通過導熱粒子間的傳熱路徑比率增大，此時導熱粒子彼此間大部分已搭接連通，傳熱速率加快，熱導率明顯增大。

高于500份時，導熱通路增加不明顯，粒子用量的影響已不起主要作用，此時小粒徑氧化鋁由于比表面積較大，與基材形成的界面層占有相當大的比重。這樣，氧化鋁填充量的增加一方面對提高導熱系數有幫助，另一方面增加的界面層會形成阻礙，量越大，阻礙效應越強。并且當填充量達到700份時，對材料加工性能和力學性能的負面影響較大。大粒徑氧化鋁填充量≤600份時，隨著填充量的增加，導熱系數一直保持一個相對穩定的速率不斷提高。這是因為大粒徑氧化鋁的填充可以在聚氨酯基材中快速地形成導熱路徑。

填充量＞600份，導熱系數增加變緩，這是因為填充量過大時，加工過程中氧化鋁在基材中的分散均勻性變差，填充量在100~400份時，填充聚氨酯的導熱系數明顯高于的；填充量在400~500份時，大、小粒徑填充聚氨酯的導熱系數相當；填充量在500~700份時，小粒徑氧化鋁填充聚氨酯的導熱系數稍高于大粒徑填充。

這是基材中導熱通道的形成數量與界面層阻礙效應相互作用的結果。大小粒徑不同用量氧化鋁對聚氨酯熱導系數的影響可以從其復合材料的內部結構找到原因，用其填充的復合聚氨酯材料掃描電鏡照片。在低填料用量下，導熱粒子被基材樹脂分割、包裹，相互接觸幾率少，導熱通路少；而在高填料用量下，導熱粒子堆積緊密，相互接觸，形成了導熱通路，使熱流沿熱阻很小的填料通過，而不是穿過高熱阻的聚氨酯層。故在高含量填料時，聚氨酯復合材料的導熱系數會顯著升高。而根據能量最低原理，在二元體系中，傳熱主要依靠低熱導率基材內部的導熱粒子形成的導熱通路來進行。

小粒徑低填充量時，氧化鋁具有較大的比表面積，這樣與基材接觸的相界面就較大，同等填料用量下，小粒子被基材包裹程度更大。相反，大粒子由于粒徑較大，與基體的相界面積相對較小，彼此間容易接觸，更容易形成穩定的導熱通道。高填充量時，大、小粒徑的氧化鋁粒子堆積已很緊密，此時材料導熱系數與填料堆積度相關，而大粒徑氧化鋁更容易存在間隙，小粒徑堆積更緊密，所以小粒徑氧化鋁填充的導熱系數更高。

大粒徑低填充量時，氧化鋁填充聚氨酯制備導熱材料的導熱系數高于小粒徑填充；高填充量時，小粒徑氧化鋁填充高于大粒徑填充。在極限填充范圍內（600質量份），材料的導熱系數是導熱通道的形成數量與界面層阻礙效應相互作用的結果。采用大小粒徑的氧化鋁按一定比例復配，可減少填料間隙，提高填料堆積性，利于導熱通道的形成，進一步提高復合材料的導熱系數。用偶聯劑處理氧化鋁粒子對聚氨酯復合材料的導熱性能有一定的影響，但不顯著，選擇合適的用量，可提高填料與基材的親和力，從而提高導熱性能。

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