Nos últimos anos, a condutividade térmica dos produtos de caucho recibiu unha gran atención.Os produtos de caucho condutores térmicamente úsanse amplamente nos campos da aeroespacial, a aviación, a electrónica e os aparellos eléctricos para desempeñar un papel na condución da calor, o illamento e a absorción de choques.A mellora da condutividade térmica é moi importante para os produtos de caucho termocondutores.O material composto de caucho preparado polo recheo termocondutor pode transferir calor de forma efectiva, o que é de gran importancia para a densificación e miniaturización de produtos electrónicos, así como para a mellora da súa fiabilidade e a extensión da súa vida útil.
Na actualidade, os materiais de caucho utilizados nos pneumáticos deben ter as características de baixa xeración de calor e alta condutividade térmica.Por unha banda, no proceso de vulcanización dos pneumáticos, mellórase o rendemento da transferencia de calor do caucho, aumenta a taxa de vulcanización e redúcese o consumo de enerxía;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 termocondutor está determinada principalmente pola matriz de caucho e o recheo termocondutor.A condutividade térmica das partículas ou do recheo termocondutor fibroso é moito mellor que a da matriz de caucho.
Os recheos termocondutores máis utilizados son os seguintes materiais:
1. Nanocarburo de silicio de fase beta cúbica (SiC)
O po de carburo de silicio a nanoescala forma cadeas de condución de calor de contacto e é máis fácil de ramificar con polímeros, formando un esqueleto de condución de calor da cadea Si-O-Si como o camiño principal de condución da calor, o 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 nanosilicio 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 despois 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 outras cargas de semicondutores e a súa condutividade térmica é aínda maior que a do metal a temperatura ambiente.Investigadores da Universidade de Tecnoloxía Química de Pequín realizaron investigacións sobre a condutividade térmica da alúmina e da goma de silicona reforzada con carburo de silicio.Os resultados mostran que a condutividade térmica da goma 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 da goma de silicona reforzada con carburo de silicio de tamaño pequeno é maior que a da goma de silicona reforzada con carburo de silicio de gran tamaño;A condutividade térmica da goma de silicio reforzada con carburo de silicio é mellor que a da goma de silicio reforzada con alúmina.Cando a relación de masa de alúmina/carburo de silicio é 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 diamante.Pode existir de forma estable a unha temperatura elevada de 2200 ℃.Ten unha boa condutividade térmica e un baixo coeficiente de expansión térmica, polo que é un bo material de choque térmico.A condutividade térmica do nitruro de aluminio é de 320 W·(m·K)-1, que é próxima á 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, aumenta a condutividade térmica do material composto;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 chega a 0,442 W·(m·K) -1, un incremento 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 amplamente utilizado en materiais compostos de caucho.
Investigadores da Universidade de Tecnoloxía Química de Pequín probaron a condutividade térmica de compostos de nanoalúmina/nanotubos de carbono/caucho natural.Os resultados mostran que o uso combinado de nano-alúmina e nanotubos de 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-alúmina;cando 100 Cando se usa nano-alúmina como recheo condutor térmicamente, a condutividade térmica do material composto aumenta nun 120%.Cando se usan 5 partes de nanotubos de carbono como recheo condutor térmicamente, a condutividade térmica do material composto aumenta nun 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 nun 155%.O experimento tamén saca as dúas conclusións seguintes: en primeiro lugar, cando a cantidade de nanotubos de carbono é constante, a medida que aumenta a cantidade de nano-alúmina, a estrutura da rede de recheo formada por partículas de recheo condutoras no caucho aumenta gradualmente e o factor de perda do o material composto aumenta gradualmente.Cando se usan 100 partes de nano-alúmina e 3 partes de nanotubos de carbono xuntos, a xeración de calor por compresión dinámica do material composto é de só 12 ℃ e as propiedades mecánicas dinámicas son excelentes;segundo, cando se fixa a cantidade de nanotubos de carbono, a medida que aumenta a cantidade de nano-alúmina, a dureza e a resistencia á rotura dos materiais compostos aumentan, mentres que a resistencia á tracción e o alongamento á rotura diminúen.
Os nanotubos de carbono teñen excelentes propiedades físicas, condutividade térmica e condutividade eléctrica, e son recheos de reforzo ideais.Os seus materiais compostos de caucho de reforzo recibiron unha ampla atención.Os nanotubos de carbono fórmanse ao enroscar capas de láminas de grafito.Son un novo tipo de material de grafito cunha estrutura cilíndrica cun diámetro de decenas de nanómetros (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).A condutividade térmica dos nanotubos de carbono é de 3000 W·(m·K)-1, o 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 dos materiais compostos de nanotubos de carbono/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 o alongamento á rotura primeiro aumentan e despois diminúen, aumentan a tensión de tracción e a resistencia á rotura;cando a cantidade de nanotubos de carbono é pequena, os nanotubos de carbono de gran diámetro son máis fáciles de formar cadeas conductoras de calor que os nanotubos de carbono de pequeno diámetro e combínanse mellor coa matriz de goma.
Hora de publicación: 30-ago-2021