En els últims anys, la conductivitat tèrmica dels productes de cautxú ha rebut una gran atenció.Els productes de cautxú tèrmicament conductors s'utilitzen àmpliament en els camps de l'aeronàutica, l'aviació, l'electrònica i els aparells elèctrics per jugar un paper en la conducció de calor, l'aïllament i l'absorció de xocs.La millora de la conductivitat tèrmica és extremadament important per als productes de cautxú tèrmicament conductors.El material compost de cautxú preparat pel farciment tèrmicament conductor pot transferir calor de manera efectiva, la qual cosa és de gran importància per a la densificació i miniaturització dels productes electrònics, així com per a la millora de la seva fiabilitat i l'extensió de la seva vida útil.
Actualment, els materials de cautxú utilitzats en els pneumàtics han de tenir les característiques de baixa generació de calor i alta conductivitat tèrmica.D'una banda, en el procés de vulcanització dels pneumàtics, es millora el rendiment de transferència de calor del cautxú, augmenta la taxa de vulcanització i es redueix el consum d'energia;La calor generada durant la conducció redueix la temperatura de la carcassa i redueix la degradació del rendiment dels pneumàtics causada per una temperatura excessiva.La conductivitat tèrmica del cautxú tèrmicament conductor està determinada principalment per la matriu de cautxú i el farciment tèrmicament conductor.La conductivitat tèrmica de les partícules o del farciment conductor tèrmic fibrós és molt millor que la de la matriu de cautxú.
Els farciments conductors tèrmics més utilitzats són els següents materials:
1. Nano carbur de silici en fase beta cúbica (SiC)
La pols de carbur de silici a escala nanomètrica forma cadenes de conducció de calor de contacte i és més fàcil de ramificar amb polímers, formant l'esquelet de conducció de calor de la cadena Si-O-Si com a via principal de conducció de calor, que millora considerablement la conductivitat tèrmica del material compost sense reduir la material compost Les propietats mecàniques.
La conductivitat tèrmica del material compost epoxi de carbur de silici augmenta amb l'augment de la quantitat de carbur de silici, i el carbur de nanosilici pot donar al material compost una bona conductivitat tèrmica quan la quantitat és baixa.La resistència a la flexió i la resistència a l'impacte dels materials compostos epoxi de carbur de silici augmenten primer i després disminueixen amb l'augment de la quantitat de carbur de silici.La modificació de la superfície del carbur de silici pot millorar eficaçment la conductivitat tèrmica i les propietats mecàniques del material compost.
El carbur de silici té propietats químiques estables, la seva conductivitat tèrmica és millor que altres farcits de semiconductors i la seva conductivitat tèrmica és fins i tot més gran que la del metall a temperatura ambient.Investigadors de la Universitat de Tecnologia Química de Beijing van realitzar investigacions sobre la conductivitat tèrmica de l'alúmina i el cautxú de silicona reforçat amb carbur de silici.Els resultats mostren que la conductivitat tèrmica del cautxú de silicona augmenta a mesura que augmenta la quantitat de carbur de silici;quan la quantitat de carbur de silici és la mateixa, la conductivitat tèrmica del cautxú de silicona reforçat amb carbur de silici de mida petita és més gran que la del cautxú de silicona reforçat amb carbur de silici de gran mida;La conductivitat tèrmica del cautxú de silici reforçat amb carbur de silici és millor que la del cautxú de silici reforçat amb alúmina.Quan la relació de massa d'alúmina/carbur de silici és de 8/2 i la quantitat total és de 600 parts, la conductivitat tèrmica del cautxú de silici és la millor.
El nitrur d'alumini és un cristall atòmic i pertany al nitrur de diamant.Pot existir de manera estable a una temperatura elevada de 2200 ℃.Té una bona conductivitat tèrmica i un baix coeficient d'expansió tèrmica, el que el converteix en un bon material de xoc tèrmic.La conductivitat tèrmica del nitrur d'alumini és de 320 W·(m·K)-1, que és propera a la conductivitat tèrmica de l'òxid de bor i el carbur de silici, i és més de 5 vegades més gran que la de l'alúmina.Investigadors de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Qingdao han estudiat la conductivitat tèrmica dels compostos de cautxú EPDM reforçats amb nitrur d'alumini.Els resultats mostren que: a mesura que augmenta la quantitat de nitrur d'alumini, augmenta la conductivitat tèrmica del material compost;la conductivitat tèrmica del material compost sense nitrur d'alumini és de 0,26 W·(m·K)-1, quan la quantitat de nitrur d'alumini augmenta a 80 parts, la conductivitat tèrmica del material compost arriba a 0,442 W·(m·K) -1, un augment del 70%.
L'alúmina és una mena de farciment inorgànic multifuncional, que té una gran conductivitat tèrmica, una constant dielèctrica i una bona resistència al desgast.S'utilitza àmpliament en materials compostos de cautxú.
Investigadors de la Universitat de Tecnologia Química de Pequín van provar la conductivitat tèrmica dels compostos de nanoalúmina/nanotubs de carboni i cautxú natural.Els resultats mostren que l'ús combinat de nano-alúmina i nanotubs de carboni té un efecte sinèrgic en la millora de la conductivitat tèrmica del material compost;quan la quantitat de nanotubs de carboni és constant, la conductivitat tèrmica del material compost augmenta linealment amb l'augment de la quantitat de nanoalúmina;quan 100 Quan s'utilitza nanoalúmina com a farciment tèrmicament conductor, la conductivitat tèrmica del material compost augmenta un 120%.Quan s'utilitzen 5 parts de nanotubs de carboni com a farciment tèrmicament conductor, la conductivitat tèrmica del material compost augmenta un 23%.Quan s'utilitzen 100 parts d'alúmina i 5 parts Quan s'utilitzen nanotubs de carboni com a farciment tèrmicament conductor, la conductivitat tèrmica del material compost augmenta un 155%.L'experiment també treu les dues conclusions següents: en primer lloc, quan la quantitat de nanotubs de carboni és constant, a mesura que augmenta la quantitat de nanoalúmina, l'estructura de la xarxa de farciment formada per partícules de farciment conductores del cautxú augmenta gradualment i el factor de pèrdua de la el material compost augmenta gradualment.Quan s'utilitzen 100 parts de nanoalúmina i 3 parts de nanotubs de carboni junts, la generació de calor de compressió dinàmica del material compost només és de 12 ℃ i les propietats mecàniques dinàmiques són excel·lents;en segon lloc, quan es fixa la quantitat de nanotubs de carboni, a mesura que augmenta la quantitat de nanoalúmina, la duresa i la resistència a la llàgrima dels materials compostos augmenten, mentre que la resistència a la tracció i l'allargament a la ruptura disminueixen.
Els nanotubs de carboni tenen excel·lents propietats físiques, conductivitat tèrmica i conductivitat elèctrica, i són farcits de reforç ideals.Els seus materials compostos de cautxú de reforç han rebut una atenció generalitzada.Els nanotubs de carboni es formen mitjançant capes ondulades de làmines de grafit.Són un nou tipus de material de grafit amb una estructura cilíndrica amb un diàmetre de desenes de nanòmetres (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).La conductivitat tèrmica dels nanotubs de carboni és de 3000 W·(m·K)-1, que és 5 vegades la conductivitat tèrmica del coure.Els nanotubs de carboni poden millorar significativament la conductivitat tèrmica, la conductivitat elèctrica i les propietats físiques del cautxú, i el seu reforç i conductivitat tèrmica són millors que els farcits tradicionals com el negre de carboni, la fibra de carboni i la fibra de vidre.Investigadors de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Qingdao van realitzar investigacions sobre la conductivitat tèrmica dels nanotubs de carboni/materials compostos EPDM.Els resultats mostren que: els nanotubs de carboni poden millorar la conductivitat tèrmica i les propietats físiques dels materials compostos;a mesura que augmenta la quantitat de nanotubs de carboni, augmenta la conductivitat tèrmica dels materials compostos, i la resistència a la tracció i l'allargament a la ruptura augmenten primer i després disminueixen, augmenta la tensió a la tracció i la resistència al trencament;quan la quantitat de nanotubs de carboni és petita, els nanotubs de carboni de gran diàmetre són més fàcils de formar cadenes conductores de calor que els nanotubs de carboni de petit diàmetre i es combinen millor amb la matriu de cautxú.
Hora de publicació: 30-agost-2021