През последните години на топлопроводимостта на каучуковите продукти се обръща голямо внимание.Топлопроводимите каучукови продукти се използват широко в областта на космическото пространство, авиацията, електрониката и електрическите уреди, за да играят роля в топлопроводимостта, изолацията и поглъщането на удари.Подобряването на топлопроводимостта е изключително важно за топлопроводимите каучукови продукти.Каучуковият композитен материал, приготвен от топлопроводимия пълнител, може ефективно да пренася топлина, което е от голямо значение за уплътняването и миниатюризацията на електронните продукти, както и за подобряването на тяхната надеждност и удължаването на техния експлоатационен живот.
Понастоящем гумените материали, използвани в гумите, трябва да имат характеристиките на ниско генериране на топлина и висока топлопроводимост.От една страна, в процеса на вулканизация на гумата, характеристиките на топлопренос на гумата се подобряват, скоростта на вулканизация се увеличава и консумацията на енергия се намалява;Топлината, генерирана по време на шофиране, намалява температурата на трупа и намалява влошаването на характеристиките на гумата, причинено от прекомерната температура.Топлинната проводимост на топлопроводимата гума се определя главно от гумената матрица и топлопроводимия пълнител.Топлинната проводимост или на частиците, или на влакнестия топлопроводим пълнител е много по-добра от тази на гумената матрица.
Най-често използваните топлопроводими пълнители са следните материали:
1. Кубична бета фаза нано силициев карбид (SiC)
Наномащабният прах от силициев карбид образува контактни вериги за топлопроводимост и е по-лесен за разклоняване с полимери, образувайки скелет за топлопроводимост на веригата Si-O-Si като основен път на топлопроводимост, което значително подобрява топлопроводимостта на композитния материал, без да намалява композитен материал Механичните свойства.
Топлинната проводимост на епоксидния композитен материал от силициев карбид се увеличава с увеличаването на количеството силициев карбид, а нано-силициевият карбид може да даде на композитния материал добра топлопроводимост, когато количеството е ниско.Якостта на огъване и якостта на удар на епоксидните композитни материали от силициев карбид първо се увеличават и след това намаляват с увеличаването на количеството силициев карбид.Повърхностната модификация на силициевия карбид може ефективно да подобри топлопроводимостта и механичните свойства на композитния материал.
Силициевият карбид има стабилни химични свойства, топлопроводимостта му е по-добра от другите полупроводникови пълнители, а топлопроводимостта му е дори по-голяма от тази на метала при стайна температура.Изследователи от Пекинския университет по химични технологии проведоха изследване на топлопроводимостта на силиконова гума, подсилена със силициев карбид и алуминий.Резултатите показват, че топлопроводимостта на силиконовия каучук се увеличава с увеличаване на количеството силициев карбид;когато количеството силициев карбид е същото, топлопроводимостта на силиконовия каучук, подсилен със силициев карбид с малък размер на частиците, е по-голяма от тази на силиконовия каучук, подсилен със силициев карбид с голям размер на частиците;Топлинната проводимост на силиконовата гума, подсилена със силициев карбид, е по-добра от тази на силициевата гума, подсилена с двуалуминиев оксид.Когато масовото съотношение на алуминиев оксид/силициев карбид е 8/2 и общото количество е 600 части, топлопроводимостта на силициевия каучук е най-добра.
Алуминиевият нитрид е атомен кристал и принадлежи към диамантения нитрид.Може да съществува стабилно при висока температура от 2200 ℃.Той има добра топлопроводимост и нисък коефициент на термично разширение, което го прави добър термичен ударен материал.Топлопроводимостта на алуминиевия нитрид е 320 W·(m·K)-1, което е близко до топлопроводимостта на борния оксид и силициевия карбид и е повече от 5 пъти по-голяма от тази на алуминиевия оксид.Изследователи от Университета за наука и технологии в Кингдао са изследвали топлопроводимостта на подсилени с алуминиев нитрид EPDM каучукови композити.Резултатите показват, че: с увеличаване на количеството алуминиев нитрид, топлопроводимостта на композитния материал се увеличава;топлопроводимостта на композитния материал без алуминиев нитрид е 0,26 W·(m·K)-1, когато количеството алуминиев нитрид се увеличи до At 80 части, топлопроводимостта на композитния материал достига 0,442 W·(m·K) -1, увеличение от 70%.
Двуалуминиевият оксид е вид многофункционален неорганичен пълнител, който има голяма топлопроводимост, диелектрична константа и добра устойчивост на износване.Той се използва широко в каучукови композитни материали.
Изследователи от Пекинския университет по химични технологии тестваха топлопроводимостта на композити от наноалуминиев оксид/въглеродни нанотръби/естествен каучук.Резултатите показват, че комбинираното използване на наноалуминиев оксид и въглеродни нанотръби има синергичен ефект върху подобряването на топлопроводимостта на композитния материал;когато количеството въглеродни нанотръби е постоянно, топлопроводимостта на композитния материал нараства линейно с увеличаването на количеството наноалуминиев оксид;когато 100 Когато се използва нано-алуминиев оксид като топлопроводим пълнител, топлопроводимостта на композитния материал се увеличава със 120%.Когато 5 части въглеродни нанотръби се използват като топлопроводим пълнител, топлопроводимостта на композитния материал се увеличава с 23%.Когато се използват 100 части алуминиев оксид и 5 части Когато се използват въглеродни нанотръби като топлопроводим пълнител, топлопроводимостта на композитния материал се увеличава със 155%.Експериментът също прави следните две заключения: Първо, когато количеството на въглеродните нанотръби е постоянно, тъй като количеството на нано-алуминиев оксид се увеличава, мрежовата структура на пълнителя, образувана от проводими частици на пълнителя в каучука, постепенно се увеличава и коефициентът на загуба на композитен материал постепенно се увеличава.Когато 100 части наноалуминиев оксид и 3 части въглеродни нанотръби се използват заедно, генерирането на топлина при динамично компресиране на композитния материал е само 12 ℃, а динамичните механични свойства са отлични;второ, когато количеството въглеродни нанотръби е фиксирано, тъй като количеството на наноалуминиев оксид се увеличава, твърдостта и якостта на разкъсване на композитните материали се увеличават, докато якостта на опън и удължението при скъсване намаляват.
Въглеродните нанотръби имат отлични физични свойства, топлопроводимост и електрическа проводимост и са идеални подсилващи пълнители.Техните подсилващи каучукови композитни материали получиха широко внимание.Въглеродните нанотръби се образуват чрез навиване на слоеве от графитни листове.Те са нов вид графитен материал с цилиндрична структура с диаметър десетки нанометри (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Топлинната проводимост на въглеродните нанотръби е 3000 W·(m·K)-1, което е 5 пъти повече от топлопроводимостта на медта.Въглеродните нанотръби могат значително да подобрят топлопроводимостта, електрическата проводимост и физичните свойства на каучука, а тяхната армировка и топлопроводимост са по-добри от традиционните пълнители като сажди, въглеродни влакна и стъклени влакна.Изследователи от Университета за наука и технологии Кингдао проведоха изследване на топлопроводимостта на композитни материали от въглеродни нанотръби/EPDM.Резултатите показват, че: въглеродните нанотръби могат да подобрят топлопроводимостта и физичните свойства на композитните материали;тъй като количеството въглеродни нанотръби се увеличава, топлопроводимостта на композитните материали се увеличава, а якостта на опън и удължението при скъсване първо се увеличават и след това намаляват, напрежението на опън и якостта на разкъсване се увеличават;когато количеството въглеродни нанотръби е малко, въглеродните нанотръби с голям диаметър са по-лесни за образуване на топлопроводими вериги от въглеродните нанотръби с малък диаметър и те се комбинират по-добре с гумената матрица.
Време на публикуване: 30 август 2021 г