En los últimos años, la conductividad térmica de los productos de caucho ha recibido una amplia atención. Los productos de goma térmicamente conductores se utilizan ampliamente en los campos de los apartados aeroespaciales, de aviación, electrónica y electricidad para desempeñar un papel en la conducción de calor, el aislamiento y la absorción de choques. La mejora de la conductividad térmica es extremadamente importante para los productos de caucho térmicamente conductores. El material compuesto de goma preparado por el relleno térmicamente conductor puede transferir efectivamente el calor, lo cual es de gran importancia para la densificación y miniaturización de productos electrónicos, así como la mejora de su confiabilidad y la extensión de su vida útil.
En la actualidad, los materiales de caucho utilizados en los neumáticos deben tener las características de baja generación de calor y alta conductividad térmica. Por un lado, en el proceso de vulcanización de los neumáticos, se mejora el rendimiento de la transferencia de calor del caucho, aumenta la tasa de vulcanización y se reduce el consumo de energía; El calor generado durante la conducción reduce la temperatura de la carcasa y reduce la degradación del rendimiento de los neumáticos causada por la temperatura excesiva. La conductividad térmica del caucho térmicamente conductor está determinada principalmente por la matriz de caucho y el relleno térmicamente conductor. La conductividad térmica de las partículas o el relleno conductivo térmico fibroso es mucho mejor que la de la matriz de caucho.
Los rellenos térmicos más utilizados son los siguientes materiales:
1. Fase beta cúbica nano silicio carburo (sic)
El polvo de carburo de silicio nano escala forma cadenas de conducción de calor de contacto, y es más fácil ramificarse con polímeros, formando esqueleto de conducción de calor de la cadena si-o-si como la ruta principal de conducción de calor, que mejora en gran medida la conductividad térmica del material compuesto sin reducir el material compuesto de las propiedades mecánicas.
La conductividad térmica del material compuesto epoxi de carburo de silicio aumenta con el aumento de la cantidad de carburo de silicio, y el carburo de nano-silicio puede darle al material compuesto una buena conductividad térmica cuando la cantidad es baja. La resistencia a la flexión y la resistencia al impacto de los materiales compuestos de epoxi de carburo de silicio aumentan primero y luego disminuyen con el aumento de la cantidad de carburo de silicio. La modificación de la superficie del carburo de silicio puede mejorar efectivamente la conductividad térmica y las propiedades mecánicas del material compuesto.
El carburo de silicio tiene propiedades químicas estables, su conductividad térmica es mejor que otros rellenos de semiconductores y su conductividad térmica es aún mayor que la del metal a temperatura ambiente. Investigadores de la Universidad de Tecnología Química de Beijing realizaron investigaciones sobre la conductividad térmica de la goma de silicona reforzada con alúmina y carburo de silicio. Los resultados muestran que la conductividad térmica del caucho de silicona aumenta a medida que aumenta la cantidad de carburo de silicio; Cuando la cantidad de carburo de silicio es la misma, la conductividad térmica de la pequeña caucho de silicona reforzada con carburo de silicio de partícula es mayor que la de la goma de silicona reforzada con carburo de silicio de tamaño de partícula grande; La conductividad térmica de la goma de silicio reforzada con carburo de silicio es mejor que la del caucho de silicio reforzado con alúmina. Cuando la relación masa de alúmina/carburo de silicio es de 8/2 y la cantidad total es de 600 partes, la conductividad térmica del caucho de silicio es la mejor.
El nitruro de aluminio es un cristal atómico y pertenece al nitruro de diamante. Puede existir de manera estable a una temperatura alta de 2200 ℃. Tiene buena conductividad térmica y bajo coeficiente de expansión térmica, lo que lo convierte en un buen material de choque térmico. La conductividad térmica del nitruro de aluminio es 320 W · (M · K) -1, que está cerca de la conductividad térmica del óxido de boro y el carburo de silicio, y es más de 5 veces más grande que la de la alúmina. Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao han estudiado la conductividad térmica de los compuestos de goma EPDM reforzados con nitruro de aluminio. Los resultados muestran que: a medida que aumenta la cantidad de nitruro de aluminio, aumenta la conductividad térmica del material compuesto; La conductividad térmica del material compuesto sin nitruro de aluminio es 0.26 W · (m · k) -1, cuando la cantidad de nitruro de aluminio aumenta a 80 partes, la conductividad térmica del material compuesto alcanza 0.442 W · (m · k) -1, un aumento de 70%.
La alúmina es una especie de relleno inorgánico multifuncional, que tiene una gran conductividad térmica, constante dieléctrica y buena resistencia al desgaste. Se usa ampliamente en materiales compuestos de goma.
Investigadores de la Universidad de Tecnología Química de Beijing probaron la conductividad térmica de los compuestos de nanotubos de nano-alúmina/carbono/caucho natural. Los resultados muestran que el uso combinado de nanotubos de nanoaluminación y carbono tiene un efecto sinérgico en la mejora de la conductividad térmica del material compuesto; Cuando la cantidad de nanotubos de carbono es constante, la conductividad térmica del material compuesto aumenta linealmente con el aumento de la cantidad de nano-alúmina; Cuando se usa 100 cuando se usa nano-alúmina como relleno térmicamente conductor, la conductividad térmica del material compuesto aumenta en un 120%. Cuando se usan 5 partes de nanotubos de carbono como relleno térmicamente conductor, la conductividad térmica del material compuesto aumenta en un 23%. Cuando se usan 100 partes de alúmina y 5 partes cuando los nanotubos de carbono se usan como relleno térmicamente conductor, la conductividad térmica del material compuesto aumenta en un 155%. El experimento también saca las siguientes dos conclusiones: primero, cuando la cantidad de nanotubos de carbono es constante, a medida que aumenta la cantidad de nanoalumina, la estructura de la red de relleno formada por partículas de relleno conductor en la goma aumenta gradualmente, y el factor de pérdida del material compuesto aumenta gradualmente. Cuando se usan 100 partes de nanoalúmina y 3 partes de nanotubos de carbono, la generación de calor de compresión dinámica del material compuesto es de solo 12 ℃, y las propiedades mecánicas dinámicas son excelentes; En segundo lugar, cuando se fija la cantidad de nanotubos de carbono, a medida que aumenta la cantidad de nano-alúmina, aumenta la dureza y la resistencia a la rotura de los materiales compuestos, mientras que la resistencia a la tracción y la alargamiento al descanso disminuyen.
Los nanotubos de carbono tienen excelentes propiedades físicas, conductividad térmica y conductividad eléctrica, y son rellenos de refuerzo ideales. Sus materiales compuestos de goma de refuerzo han recibido atención generalizada. Los nanotubos de carbono se forman mediante capas rizadas de láminas de grafito. Son un nuevo tipo de material de grafito con una estructura cilíndrica con un diámetro de decenas de nanómetros (10-30 nm, 30-60 nm, 60-100 nm). La conductividad térmica de los nanotubos de carbono es 3000 W · (M · K) -1, que es 5 veces la conductividad térmica del cobre. Los nanotubos de carbono pueden mejorar significativamente la conductividad térmica, la conductividad eléctrica y las propiedades físicas del caucho, y su refuerzo y conductividad térmica son mejores que los rellenos tradicionales como el negro de carbono, la fibra de carbono y la fibra de vidrio. Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao realizaron investigaciones sobre la conductividad térmica de los nanotubos de carbono/materiales compuestos EPDM. Los resultados muestran que: los nanotubos de carbono pueden mejorar la conductividad térmica y las propiedades físicas de los materiales compuestos; A medida que aumenta la cantidad de nanotubos de carbono, aumenta la conductividad térmica de los materiales compuestos, y la resistencia a la tracción y la alargamiento en la ruptura primero aumentan y luego disminuyen, aumentan la tensión de tracción y la resistencia a la desgarro; Cuando la cantidad de nanotubos de carbono es pequeño, los nanotubos de carbono de gran diámetro son más fáciles de formar cadenas que conducen al calor que los nanotubos de carbono de diámetro pequeño, y se combinan mejor con la matriz de caucho.
Tiempo de publicación: agosto-30-2021
