Nos últimos anos, a condutividade térmica dos produtos de caucho recibiu unha gran atención. Os produtos de caucho condutores térmicos son amplamente utilizados nos campos de aparellos aeroespaciais, aviación, electrónica e electrodomésticos para desempeñar un papel na condución de calor, illamento e absorción de choques. A mellora da condutividade térmica é extremadamente importante para os produtos de caucho condutores térmicamente. O material composto de caucho preparado polo recheo condutor térmicamente pode transferir eficazmente a calor, o que supón un gran significado para a densificación e miniaturización de produtos electrónicos, así como a mellora da súa fiabilidade e a extensión da súa vida útil.
Na actualidade, os materiais de goma empregados nos pneumáticos necesitan ter as características da xeración de calor baixa e a alta condutividade térmica. Por unha banda, no proceso de vulcanización dos pneumáticos, mellorase o rendemento da transferencia de calor do caucho, aumenta a taxa de vulcanización e o consumo de enerxía redúcese; A calor xerada durante a condución reduce a temperatura da carcasa e reduce a degradación do rendemento dos pneumáticos causada pola temperatura excesiva. A condutividade térmica do caucho condutor térmicamente está determinada principalmente pola matriz de goma e o recheo condutor térmicamente. A condutividade térmica das partículas ou do recheo condutor térmico fibroso é moito mellor que a da matriz de goma.
Os recheos condutores térmicos máis usados son os seguintes materiais:
1. Fase beta cúbica Nano Silicon Carbide (sic)
O po de carburo de silicio a escala nano forma cadeas de condución de calor de contacto e é máis fácil de ramificar con polímeros, formando o esqueleto de condución de calor da cadea Si-O-SI como o principal camiño de condución de calor, que mellora moito a condutividade térmica do material composto sen reducir o material composto as propiedades mecánicas.
A condutividade térmica do material composto epoxi de carburo de silicio aumenta co aumento da cantidade de carburo de silicio, e o carburo de nano-silicio pode dar ao material composto unha boa condutividade térmica cando a cantidade é baixa. A resistencia á flexión e a resistencia ao impacto dos materiais compostos epoxi de carburo de silicio aumentan primeiro e logo diminúen co aumento da cantidade de carburo de silicio. A modificación superficial do carburo de silicio pode mellorar eficazmente a condutividade térmica e as propiedades mecánicas do material composto.
O carburo de silicio ten propiedades químicas estables, a súa condutividade térmica é mellor que outros recheos de semicondutores, e a súa condutividade térmica é incluso maior que a do metal a temperatura ambiente. Investigadores da Universidade de Tecnoloxía Química de Pequín realizaron investigacións sobre a condutividade térmica de caucho reforzado de alúmina e carburo de silicio. Os resultados mostran que a condutividade térmica do caucho de silicona aumenta a medida que aumenta a cantidade de carburo de silicio; Cando a cantidade de carburo de silicio é a mesma, a condutividade térmica do tamaño de silicona reforzado con carburo de silicio de tamaño de partícula pequena é maior que a do tamaño de silicona reforzado con carburo de silicio de tamaño de partícula grande; A condutividade térmica do goma de silicio reforzado con carburo de silicio é mellor que a da caucho de silicio reforzado pola alúmina. Cando a relación masiva de alúmina/carburo de silicio é de 8/2 e a cantidade total é de 600 partes, a condutividade térmica do caucho de silicio é a mellor.
O nitruro de aluminio é un cristal atómico e pertence ao nitruro de diamantes. Pode existir estable a unha temperatura alta de 2200 ℃. Ten unha boa condutividade térmica e baixo coeficiente de expansión térmica, o que o converte nun bo material de choque térmico. A condutividade térmica do nitruro de aluminio é de 320 W · (M · K) -1, que está preto da condutividade térmica do óxido de boro e do carburo de silicio, e é máis de 5 veces maior que a da alúmina. Investigadores da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de Qingdao estudaron a condutividade térmica dos compostos de caucho EPDM reforzados con nitruro de aluminio. Os resultados mostran que: A medida que aumenta a cantidade de nitruro de aluminio, a condutividade térmica do material composto aumenta; A condutividade térmica do material composto sen nitruro de aluminio é de 0,26 W · (M · K) -1, cando a cantidade de nitruro de aluminio aumenta a 80 partes, a condutividade térmica do material composto alcanza 0,442 W · (M · K) -1, un aumento do 70%.
A alúmina é unha especie de recheo inorgánico multifuncional, que ten unha gran condutividade térmica, constante dieléctrica e boa resistencia ao desgaste. É moi utilizado en materiais compostos de goma.
Investigadores da Universidade de Tecnoloxía Química de Pequín probaron a condutividade térmica dos compostos de nanotubo nano-alumina/carbono/caucho natural. Os resultados mostran que o uso combinado de nanotubos nano-alumina e carbono ten un efecto sinérxico na mellora da condutividade térmica do material composto; Cando a cantidade de nanotubos de carbono é constante, a condutividade térmica do material composto aumenta linealmente co aumento da cantidade de nano-alumina; Cando os 100 cando usan nano-alumina como recheo condutor térmicamente, a condutividade térmica do material composto aumenta un 120%. Cando se usan 5 partes de nanotubos de carbono como recheo condutor térmicamente, a condutividade térmica do material composto aumenta un 23%. Cando se usan 100 partes de alúmina e 5 partes cando se usan nanotubos de carbono como recheo condutor térmicamente, a condutividade térmica do material composto aumenta un 155%. O experimento tamén extrae as seguintes dúas conclusións: En primeiro lugar, cando a cantidade de nanotubos de carbono é constante, a medida que a cantidade de nano-alumina aumenta, a estrutura da rede de recheo formada por partículas de recheo condutor no caucho aumenta gradualmente e o factor de perda do material composto aumenta gradualmente. Cando se usan 100 partes de nano-alumina e 3 partes de nanotubos de carbono, a xeración de calor de compresión dinámica do material composto é de só 12 ℃, e as propiedades mecánicas dinámicas son excelentes; En segundo lugar, cando a cantidade de nanotubos de carbono está fixada, a medida que aumenta a cantidade de nano-alumina, a dureza e a resistencia á bágoa dos materiais compostos aumentan, mentres que a resistencia á tracción e a elongación ao descanso diminúen.
Os nanotubos de carbono teñen excelentes propiedades físicas, condutividade térmica e condutividade eléctrica e son ideais de reforzo de reforzo. Os seus materiais compostos de goma reforzados recibiron unha atención xeneralizada. Os nanotubos de carbono están formados mediante capas de follas de grafito. Son un novo tipo de material de grafito cunha estrutura cilíndrica cun diámetro de decenas de nanómetros (10-30 nm, 30-60 nm, 60-100 nm). A condutividade térmica dos nanotubos de carbono é de 3000 W · (M · K) -1, que é 5 veces a condutividade térmica do cobre. Os nanotubos de carbono poden mellorar significativamente a condutividade térmica, a condutividade eléctrica e as propiedades físicas do caucho, e o seu reforzo e condutividade térmica son mellores que os recheos tradicionais como o negro de carbono, a fibra de carbono e a fibra de vidro. Investigadores da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de Qingdao realizaron investigacións sobre a condutividade térmica de nanotubos de carbono/materiais compostos EPDM. Os resultados mostran que: Os nanotubos de carbono poden mellorar a condutividade térmica e as propiedades físicas dos materiais compostos; A medida que aumenta a cantidade de nanotubos de carbono, a condutividade térmica dos materiais compostos aumenta, e a resistencia á tracción e a alargación ao descanso primeiro aumento e logo diminúen, aumentan a tensión e a resistencia ao desgarro; Cando a cantidade de nanotubos de carbono é pequena, os nanotubos de carbono de gran diámetro son máis fáciles de formar cadeas condutoras de calor que os nanotubos de carbono de pequeno diámetro e combínanse mellor coa matriz de goma.
Tempo de publicación: 30-2021 de agosto
