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一、什么是導(dǎo)熱塑料？
導(dǎo)熱塑料是以PP、ABS、PC、PA、PPA、PBT、LCP、PPS、PEI、PEEK等通用塑料或工程塑料為基材，將高導(dǎo)熱復(fù)合材料添加在塑料基材中共混復(fù)合、通過熱傳導(dǎo)改性而成的新型高性能塑料。
二、導(dǎo)熱塑料的機理及導(dǎo)熱系數(shù)是怎樣的？
1.導(dǎo)熱機理
◆填充型導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱機理
A.導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱性能取決于聚合物和導(dǎo)熱填料的相互作用
B.填料種類不同其導(dǎo)熱機理不同
金屬填料是靠電子運動進行導(dǎo)熱
非金屬填料主要依靠聲子導(dǎo)熱，其熱能擴散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團的振動
C.導(dǎo)熱填料對導(dǎo)熱性能影響因素
填料種類
填料形體和粒徑
填料含量
填料表面處理方式
導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱機理
◆導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱機理
2.導(dǎo)熱系數(shù)
導(dǎo)熱性能的好壞主要用導(dǎo)熱系數(shù)（單位：W/m.k）來衡量。
未經(jīng)改性普通塑料的熱傳導(dǎo)率或?qū)嵯禂?shù)很低，一般為0.2-0.46W/(m.K)左右，而經(jīng)過熱傳導(dǎo)改性的導(dǎo)熱塑料可依據(jù)產(chǎn)品要求大大提高其熱傳導(dǎo)率或?qū)嵯禂?shù)，一般為2-20W/(m.K)，某些特殊品級導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)可達50W/(m.K)或更高，最高可達100W/(m.K)。通過熱傳導(dǎo)改性的塑料其導(dǎo)熱系數(shù)是傳統(tǒng)普通塑料的5-100倍甚至更高，這使得導(dǎo)熱塑料的熱傳導(dǎo)率或?qū)嵯禂?shù)可與某些金屬媲美，如不銹鋼[15W/m.K]和某些鑄鋁合金[50-100W/m.K]。
三、有哪些導(dǎo)熱塑料？
根據(jù)提高導(dǎo)熱性能的途徑，導(dǎo)熱塑料可以分為：
A.合成型導(dǎo)熱塑料
合成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的聚合物，如具有完整結(jié)晶、通過聲子實現(xiàn)導(dǎo)熱的聚合物
B.填充型導(dǎo)熱塑料
通過高導(dǎo)熱填料粒子、纖維、層片等對聚合物進行填充
填充型導(dǎo)熱塑料又可分為兩類：
導(dǎo)熱絕緣塑料:
?導(dǎo)熱系數(shù)不高，1.5W/m.k 左右；
?主要填料包括金屬氧化物 Al2O3、MgO、SiO2，金屬氮化物 AlN、Si3N4、BN 及 SiC 、B4C3等；
導(dǎo)熱導(dǎo)電塑料:
?導(dǎo)熱系數(shù)可以做到5.0W/m.k或更高；
?主要填料包括金屬粉/ 纖維、石墨、碳纖維、CNT、石墨烯等；
四、導(dǎo)熱塑料有何優(yōu)點？
1.重量輕，比鋁材輕 40-50%
2.成型加工方便，無需二次加工
3.產(chǎn)品設(shè)計自由度高
五、導(dǎo)熱塑料對比鋁的優(yōu)勢？
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對比項目 |
澆鑄鋁散熱器 |
導(dǎo)熱工程塑料 |
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導(dǎo)熱率 |
比較高 |
相對金屬較低 |
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散熱效果 |
好 |
較好 |
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絕緣性能 |
不絕緣 |
絕緣 |
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加工方式 |
澆鑄，拉絲 |
注塑成型 |
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加工溫度 |
>500度 |
200~300度 |
|
二次加工 |
需要 |
不需要 |
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系統(tǒng)成本 |
較高 |
相對金屬略低 |
六、目前有哪些基材和填料？
目前市場是主要的導(dǎo)熱塑料所采用的基材有：PS、PPS、PPA、PEEK、PC、LCP、PA6、PA66、PA46、PA12、TPE等。其中PPS產(chǎn)品較多，但具體使用何種基材可能與具體的導(dǎo)熱、性能及使用場合的要求有關(guān)。
導(dǎo)熱填料顧名思義就是添加在基體材料中用來增加材料導(dǎo)熱系數(shù)的填料，主要填料有：AlN、SiC、Al2O3、Mg(OH)2、石墨等，其中，尤以微米級氧化鋁、硅微粉為主體，納米氧化鋁，氮化物做為高導(dǎo)熱領(lǐng)域的填充粉體；而氧化鋅大多做為導(dǎo)熱膏（導(dǎo)熱硅脂）填料用。
七、導(dǎo)熱塑料主要的用途？
1.照明領(lǐng)域：
導(dǎo)熱塑料最典型的應(yīng)用是在照明領(lǐng)域，主要用于制作需要散熱良好的LED節(jié)能燈燈杯等。回復(fù)【Led】，查看更多
圖：LED燈罩（圖片來源于中廣核俊爾）
2.電子電器領(lǐng)域：
電池外殼、線圈骨架、電動工具外殼、繼電器管或托盤、線路板/電子設(shè)備封裝、電阻器或轉(zhuǎn)換器等等。
電池外殼
馬達線圈骨架、電動工具外殼
3.加熱/冷卻/制冷：
化工生產(chǎn)中的熱交換器、導(dǎo)熱殼體及加熱器/供熱設(shè)備、軸承和電機外殼，太陽能熱水器，蓄電池冷卻器，散熱器（暖氣片），導(dǎo)熱管等。
八、導(dǎo)熱塑料的市場？
表1:導(dǎo)熱塑料市場容量現(xiàn)狀及預(yù)測（百萬美元）
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LED照明 |
智能手機和平板市場 |
太陽能及電動車電源模組 |
其他 |
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2013年 |
＄1500 |
＄100 |
＄28 |
＄175 |
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2020年 |
＄3800 |
＄300 |
＄170 |
＄530 |
表2:導(dǎo)熱塑料市場容量現(xiàn)狀及預(yù)測（百萬美元）
數(shù)據(jù)來源：Lux. Research,Inc.
圖：導(dǎo)熱塑料應(yīng)用于照明領(lǐng)域（圖片來源于深圳華力興）
九、誰在生產(chǎn)導(dǎo)熱塑料？
近兩年受大功率LED照明技術(shù)的飛速發(fā)展及燈具散熱需求帶動，國內(nèi)外許多塑料公司積極加強LED燈具用導(dǎo)熱塑料產(chǎn)品的開發(fā)。
國外方面，主要的代表性公司有荷蘭DSM、美國Cool Polymers、意大利Laticonter、日本Kaneka、Sabic等。國內(nèi)方面也有眾多公司積極介入，主要有深圳卓尤、上海合復(fù)、東莞兆科、佛山寶利瑪以及國邦睿源等公司。
總體來說，國外公司研發(fā)歷史長，技術(shù)處于較為領(lǐng)先的水平，產(chǎn)品成型性能好、并且能夠提供較為完善的材料設(shè)計、原型設(shè)計、熱學(xué)模擬等全方位的服務(wù)，但材料價格相對昂貴。國內(nèi)公司近兩三年才開始介入，在性能上與國外公司的尚有一定差距，但是國內(nèi)企業(yè)占據(jù)地緣優(yōu)勢、服務(wù)響應(yīng)優(yōu)勢和價格優(yōu)勢，未來發(fā)揮空間巨大。
圖：導(dǎo)熱塑料應(yīng)用于照明領(lǐng)域（圖片來源于深圳華力興）
十、怎么選擇導(dǎo)熱填料？
常見導(dǎo)熱填料優(yōu)缺點分析：
|
氮化鋁ALN |
80-320 |
導(dǎo)熱系數(shù)高 |
價格昂貴，每公斤幾千元以上。容易受潮水解，水解產(chǎn)生氫氧化鋁中斷導(dǎo)熱通路，因此制品熱導(dǎo)率偏低。 |
一般 |
|
氮化硼BN |
60-125 |
導(dǎo)熱系數(shù)高 |
價格昂貴，每公斤上千元。不能單純的大量填充，大量填充后體系粘度極具上升，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。 |
一般 |
|
碳化硅SIC |
83.6-220 |
導(dǎo)熱系數(shù)高 |
合成過程中產(chǎn)生的碳及石墨難以去除，到賬產(chǎn)品純度低，電導(dǎo)率高，不適合電子用膠，密度大，在有機硅中易沉淀分層，應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)用。環(huán)氧膠中較為適用。 |
一般 |
|
氧化鎂MgO |
36 |
導(dǎo)熱系數(shù)一般 |
在空氣中易吸潮，增粘性較強，不能大量填充；耐酸性差，很容易被腐蝕，限制了酸性環(huán)境下的應(yīng)用。 |
一般 |
|
氧化鋁Al2O3 |
38 |
導(dǎo)熱系數(shù)高，球形填充量大 |
價格適中，每公斤不超過200元。球形或者類球形填充量大，最大可添加到600-800份，所得制品導(dǎo)熱率高。 |
最好 |
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氧化鋅ZnO |
26 |
導(dǎo)熱系數(shù)偏低 |
粒徑和均勻性很好，適合生產(chǎn)導(dǎo)熱硅脂；導(dǎo)熱性偏低，不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品。質(zhì)輕，不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品。密度較高，可能產(chǎn)生分層。 |
較好 |
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部分素材參考百度文庫，艾邦高分子獨家編輯整理
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