导热功能橡胶 一、概述 随着工业生产和科学技术的不断发展，人们对橡胶材料和制品提出了一些新的要求，例如希望橡胶材料和制品除了橡胶特性之外还具有导热等其他优良的综合性能。在化工生产和废水处理时，热交换器中的橡胶制品在耐化学介质腐蚀的同时还能导热。在电气电子领域，随着集成技术和组装技术的快速发展，因电子元件、逻辑电路的体积缩小以及各元件间距的缩短，需要散热材料在具有高导热性的同时兼有良好的绝缘性。 各种材料的导热机理是不相同的。一般认为，在固体热传导中有三种形式的热载流子：电子、声子和光子。在金属中由于大量自由电子的存在，使得自由电子的运动对热传导起了主要的作用，相比之下声子所起的作用较小。在非金属固体材料中，晶体材料尽管不存在大量的自由电子，但可以通过材料晶格的振动来传递热量，其导热机理常用声子概念来解释；非晶体材料的导热机理可解释为热振动，将能量依次传递给相邻的分子或原子。 普通高分子材料，例如橡胶材料的导热性能较差，是热的不良导体。这是因为与金属材料相比橡胶材料中不存在大量自由电子，与晶体相比又没有大量连续存在的规整的晶格，惟有如聚乙炔、聚亚苯基硫醚和聚噻吩等少量有机材料才具有导热性。因此如何提高高分子材料的导热性能、制作既具有橡胶类材料的优良综合性能又有导热功能的高分子材料与制品已引起人们的关注。 二、导热功能橡胶与影响导热性能的主要因素 提高橡胶材料和制品的导热性的方法有好多种，通过填充高导热性的材料来增加基质材料的导热性能是最常见的方法。 传统的导热物质有金属如：Ag、Cu、Al等；金属氧化物如Al2O3、MgO、BeO等；非金属材料如石墨、炭黑、SiC、AIN等。 填料自身的导热性能及其在基质中的分布将影响基质材料的导热稳定性和加工稳定性。通过填充高导热性的材料来增加基质材料的导热性能往往会因填料的过量加入而降低材料的机械性能。采用导热性有机物质作为填料不仅可以改善材料的相容性、加工性、导热性能，还可降低材料的密度。加入的导热有机物持在不纯的情况下材料可能成为电绝缘体，因此在高分子复合体中有较广阔的研究空间。 选择优良的橡胶主体材料是研究和产品开发工作的{dy}步。随着新技术的发展，各个领域对材料的要求越来越高。硅橡胶具有耐高低温、耐紫外线、绝缘、憎水、耐用消费品候性强、透气性好以及压缩变形率低等优异性能，是橡胶中性能独特的品种，常用作电子元器件的灌封、间隔、密封或固定用材料，近年来更提出了赋予其导热性的要求。 未填充的硅橡胶和硅酯，导热性能通常很差，热导率一般在0.165W/m·K左右；但填充Al2O3、SiC、BN和ZnO等无机导热填料将可制成导热、耐高低温以及绝缘性能优良的硅橡胶和硅酯。目前有关导热硅橡胶的报道绝大多数为专利文献。报道中热导率高的材料大多数为高温硫化硅橡胶（用高温硫化模压制成的导热硅橡胶的热导率可达2.5 W/m·K，甚至可达3 W/m·K）。而室温硫化硅橡胶的热导率一般较低，室温硫化硅橡胶和导热硅酯的热导率通常在0.6～0.9W/m·K之间，有个别专利文献报道达到1.2W/m·K。如果加入过量的填料来提高导热性能将使材料的黏度大幅度上升，工艺性能变坏而失去应用价值。另外，因为室温硫化硅橡胶的致密性较高温模压硫化硅橡胶要差，也影响了其导热性能。 目前提高导热性能的研究工作之一是选择高热导率的填料，从高热导率的填料粒径、粒径的分布、配合量以及通过填料的硅橡胶中堆积密度的设计等多方位研究来提高导热性。有的研究工作是通过选择硅氮聚合物作为交联剂，制作高导热、高耐温、高粘接强度的室温硫化硅橡胶。 例如在RTV硅橡胶基体中加入无机导热材料,混合后在三辊机上薄通1～2次，然后放在120～150℃的烘箱中加热2～4h，冷却后再在三辊机上薄通1～3次。经如此处理的胶料中再加入1～2份促进剂和1～2份硫化剂，在平板压机上制成1cm厚的试片。这里探讨一下影响导热性能的一些因素。 ㈠导热填料对RTV硅橡胶导热性的影响 填充不同类型的导热填料对RTV硅橡胶的导热性影响不同，如表三所示。 |
