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如何提高導熱混煉硅橡膠的導熱性能?

開發新型高導熱填料

   提高填料熱導率從而提高復合材料熱導率也是一種有效的方法,開發合成新的導熱填料,或通過改性的方法獲得高導熱填料。實驗證實,在高分子復合材料中,添加了熱導率較高填料后,復合材料的熱導率也相應的提高。

   開發高取向填料

   實驗表明,填料分子結構的取向也能影響其導熱率。例如:在普通的 Si3N4原料粉體中加入晶種粒子,便會使 Si3N4結構由無規取向逐漸形成取向排列,形成纖維狀結構,進而使 Si3N4的熱導率呈現各向異性;經測得,Si3N4在結構取向上熱導率等于 120 W/m?K(相當于鋼的熱導率),相比之下,普通 Si3N4的導熱率僅為其三分之一。

   工藝條件的選擇與優化

   眾所周知,導熱填料和材料生產時的加工工藝,均會影響復合材料熱導率。因此,材料生產時的加工工藝也是我們需要重點關注的對象。如填料粒子與基體的混合方式,硅橡膠在加工硫化過程中所使用的溫度、壓力均可能影響復合材料的導熱性能。

   由于硅橡膠基體的黏度會隨著導熱填料的加入而增大,進一步室溫硫化硅橡膠的流動性降低,這也就使得硅橡膠基體中,導熱填料的添加量受到不同程度限制。然而,由于生產工藝的不同(高溫硫化硅橡膠填料的添加,是由機器化的生產工藝完成,所加入的填料往往較室溫硫化導熱硅橡膠多),而導致高溫硫化硅橡膠的導熱率較一般室溫硫化導熱硅橡膠偏高。研究指出,使填料粒子彼此之間形成最大程度的接觸或堆砌,有助于提高基體材料的導熱性。在實際的生產實踐中,人們常常將種類和粒徑不同的粒子混合填充,以實現填料粒子彼此之間形成最大程度的接觸或堆砌。

   在混煉硅橡膠時,添加甲基硅油作為混煉助劑,結果使硅橡膠成型加工性優于未添加助劑所得樣品,且采用此方法制備的硅橡膠的熱導率大大提高。制備 Al2O3/導熱硅橡膠時,以 C10H20Si(OCH3)3為輔助添加劑,并在  100℃下,混合攪拌 30min,該基料的黏度明顯低于未添加時的黏度,相當于常溫(混合)時的 1/4,由其所制成的硫化硅橡膠的熱導率≈2.47W/(m?K)。


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