Ces dernières années, la conductivité thermique des produits en caoutchouc a reçu une grande attention. Les produits en caoutchouc thermiquement conducteur sont largement utilisés dans les champs de l'aérospatiale, de l'aviation, de l'électronique et des appareils électriques pour jouer un rôle dans la conduction thermique, l'isolation et l'absorption des chocs. L'amélioration de la conductivité thermique est extrêmement importante pour les produits en caoutchouc thermiquement conducteur. Le matériau composite en caoutchouc préparé par le remplissage thermiquement conducteur peut transférer efficacement la chaleur, ce qui est d'une grande importance pour la densification et la miniaturisation des produits électroniques, ainsi que l'amélioration de leur fiabilité et l'extension de leur durée de vie.
À l'heure actuelle, les matériaux en caoutchouc utilisés dans les pneus doivent avoir les caractéristiques d'une génération de chaleur faible et d'une conductivité thermique élevée. D'une part, dans le processus de vulcanisation des pneus, les performances de transfert de chaleur du caoutchouc sont améliorées, le taux de vulcanisation est augmenté et la consommation d'énergie est réduite; La chaleur générée pendant la conduite réduit la température de la carcasse et réduit la dégradation des performances des pneus causée par une température excessive. La conductivité thermique du caoutchouc thermiquement conducteur est principalement déterminée par la matrice de caoutchouc et le remplissage thermiquement conducteur. La conductivité thermique des particules ou du remplissage conducteur thermique fibreux est bien meilleure que celle de la matrice de caoutchouc.
Les charges conductrices thermiquement les plus couramment utilisées sont les matériaux suivants:
1. Carbure de silicium nano-silicium en phase bêta cubique (sic)
La poudre de carbure de silicium en silicium nano-échelle se forme des chaînes de conduction thermique de contact et est plus facile à se ramifier avec des polymères, formant un squelette de conduction thermique de la chaîne SI-O-SI comme principal chemin de conduction thermique, ce qui améliore considérablement la conductivité thermique du matériau composite sans réduire le matériau composite les propriétés mécaniques.
La conductivité thermique du matériau composite époxy en carbure de silicium augmente avec l'augmentation de la quantité de carbure de silicium, et le carbure de nano-silicium peut donner au matériau composite une bonne conductivité thermique lorsque la quantité est faible. La résistance à la flexion et la résistance à l'impact des matériaux composites époxy en carbure de silicium augmentent d'abord, puis diminuent avec l'augmentation de la quantité de carbure de silicium. La modification de surface du carbure de silicium peut améliorer efficacement la conductivité thermique et les propriétés mécaniques du matériau composite.
Le carbure de silicium a des propriétés chimiques stables, sa conductivité thermique est meilleure que les autres charges de semi-conductrices, et sa conductivité thermique est encore plus grande que celle du métal à température ambiante. Des chercheurs de l'Université de la technologie chimique de Pékin ont mené des recherches sur la conductivité thermique de l'alumine et du caoutchouc de silicone renforcé en carbure de carbure. Les résultats montrent que la conductivité thermique du caoutchouc de silicone augmente à mesure que la quantité de carbure de silicium augmente; Lorsque la quantité de carbure de silicium est la même, la conductivité thermique du caoutchouc de silicone renforcé de carbure de silicium en silicium est supérieure à celle du caoutchouc de silicone renforcé de carbure de silicium en carbure de grande taille; La conductivité thermique du caoutchouc de silicium renforcé de carbure de silicium est meilleure que celle du caoutchouc de silicium renforcé en alumine. Lorsque le rapport de masse du carbure d'alumine / silicium est de 8/2 et que la quantité totale est de 600 parties, la conductivité thermique du caoutchouc de silicium est la meilleure.
Le nitrure d'aluminium est un cristal atomique et appartient au nitrure de diamant. Il peut exister de manière stable à une température élevée de 2200 ℃. Il a une bonne conductivité thermique et un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui en fait un bon matériau de choc thermique. La conductivité thermique du nitrure d'aluminium est de 320 W · (M · K) -1, qui est proche de la conductivité thermique de l'oxyde de bore et du carbure de silicium, et est plus de 5 fois plus grand que celle de l'alumine. Des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie de Qingdao ont étudié la conductivité thermique des composites en caoutchouc EPDM renforcées en aluminium. Les résultats montrent que: à mesure que la quantité de nitrure d'aluminium augmente, la conductivité thermique du matériau composite augmente; La conductivité thermique du matériau composite sans nitrure d'aluminium est de 0,26 W · (M · K) -1, lorsque la quantité de nitrure d'aluminium augmente à 80 parties, la conductivité thermique du matériau composite atteint 0,442 W · (M · K) -1, une augmentation de 70%.
L'alumine est une sorte de remplissage inorganique multifonctionnel, qui a une grande conductivité thermique, une constante diélectrique et une bonne résistance à l'usure. Il est largement utilisé dans les matériaux composites en caoutchouc.
Des chercheurs de l'Université de la technologie chimique de Pékin ont testé la conductivité thermique des composites nano-alumine / nanotube de carbone / caoutchouc naturel. Les résultats montrent que l'utilisation combinée de nano-alumine et de nanotubes de carbone a un effet synergique sur l'amélioration de la conductivité thermique du matériau composite; Lorsque la quantité de nanotubes de carbone est constante, la conductivité thermique du matériau composite augmente linéairement avec l'augmentation de la quantité de nano-alumine; Lorsque 100 lors de l'utilisation de la nano-alumine comme remplissage thermiquement conducteur, la conductivité thermique du matériau composite augmente de 120%. Lorsque 5 parties de nanotubes de carbone sont utilisées comme remplissage thermiquement conducteur, la conductivité thermique du matériau composite augmente de 23%. Lorsque 100 parties d'alumine et 5 parties sont utilisées lorsque des nanotubes de carbone sont utilisés comme remplissage thermiquement conducteur, la conductivité thermique du matériau composite augmente de 155%. L'expérience tire également les deux conclusions suivantes: Premièrement, lorsque la quantité de nanotubes de carbone est constante, à mesure que la quantité de nano-alumine augmente, la structure du réseau de remplissage formé par des particules de remplissage conductrices dans le caoutchouc augmente progressivement et le facteur de perte du matériau composite augmente progressivement. Lorsque 100 parties de nano-alumine et 3 parties de nanotubes de carbone sont utilisées ensemble, la génération de chaleur de compression dynamique du matériau composite n'est que de 12 ℃ et les propriétés mécaniques dynamiques sont excellentes; Deuxièmement, lorsque la quantité de nanotubes de carbone est fixe, à mesure que la quantité de nano-alumine augmente, la dureté et la résistance à la déchirure des matériaux composites augmentent, tandis que la résistance à la traction et l'allongement à la rupture diminuent.
Les nanotubes de carbone ont d'excellentes propriétés physiques, la conductivité thermique et la conductivité électrique, et sont des charges de renforcement idéales. Leurs matériaux composites en caoutchouc renforçant ont reçu une attention généralisée. Les nanotubes de carbone sont formés par des couches de curling de feuilles de graphite. Ils sont un nouveau type de matériau de graphite avec une structure cylindrique avec un diamètre de dizaines de nanomètres (10-30 nm, 30-60 nm, 60-100 nm). La conductivité thermique des nanotubes de carbone est de 3000 W · (M · K) -1, soit 5 fois la conductivité thermique du cuivre. Les nanotubes de carbone peuvent améliorer considérablement la conductivité thermique, la conductivité électrique et les propriétés physiques du caoutchouc, et leur renforcement et leur conductivité thermique sont meilleurs que les charges traditionnelles telles que le noir de carbone, la fibre de carbone et les fibres de verre. Des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie de Qingdao ont mené des recherches sur la conductivité thermique des nanotubes de carbone / matériaux composites EPDM. Les résultats montrent que: les nanotubes de carbone peuvent améliorer la conductivité thermique et les propriétés physiques des matériaux composites; À mesure que la quantité de nanotubes de carbone augmente, la conductivité thermique des matériaux composites augmente et la résistance à la traction et l'allongement à la rupture augmentent d'abord, puis diminuent, la contrainte de traction et la résistance à la déchirure sont augmentées; Lorsque la quantité de nanotubes de carbone est petite, les nanotubes de carbone de grand diamètre sont plus faciles à former des chaînes conductrices de chaleur que les nanotubes de carbone à petit diamètre, et ils sont mieux combinés avec la matrice de caoutchouc.
Heure du poste: 30 août-2021
