Negli ultimi anni, la conducibilità termica dei prodotti in gomma ha ricevuto una grande attenzione. I prodotti in gomma termicamente conduttiva sono ampiamente utilizzati nei campi di aerospaziale, aeronautica, elettronica ed elettrodomestici per svolgere un ruolo nella conduzione del calore, nell'isolamento e nell'assorbimento di ammortizzatori. Il miglioramento della conducibilità termica è estremamente importante per i prodotti in gomma termicamente conduttiva. Il materiale composito in gomma preparato dal riempitivo termicamente conduttivo può trasferire efficacemente il calore, il che è di grande significato alla densificazione e alla miniaturizzazione dei prodotti elettronici, nonché al miglioramento della loro affidabilità e all'estensione della loro durata di servizio.
Al momento, i materiali di gomma utilizzati nei pneumatici devono avere le caratteristiche della bassa generazione di calore e dell'alta conducibilità termica. Da un lato, nel processo di vulcanizzazione dei pneumatici, le prestazioni di trasferimento di calore della gomma sono migliorate, il tasso di vulcanizzazione è aumentato e il consumo di energia è ridotto; Il calore generato durante la guida riduce la temperatura della carcassa e riduce la degradazione delle prestazioni dei pneumatici causata da una temperatura eccessiva. La conduttività termica della gomma termicamente conduttiva è determinata principalmente dalla matrice di gomma e dal riempimento termicamente conduttivo. La conduttività termica delle particelle o del riempitivo conduttivo termico fibroso è molto migliore di quella della matrice di gomma.
I riempitivi termicamente conduttivi più comunemente usati sono i seguenti materiali:
1. Fase beta cubica Nano Silicon Carbide (SIC)
La polvere in carburo di silicio su nano su scala forma di contatto con le catene di conduzione del calore ed è più facile da ramificare con i polimeri, formando scheletro di conduzione di calore a catena Si-O-SI come principale percorso di conduzione del calore, che migliora notevolmente la conduttività termica del materiale composito senza ridurre il materiale composito le proprietà meccaniche.
La conduttività termica del materiale composito epossidico in carburo di silicio aumenta con l'aumento della quantità di carburo di silicio e il carburo di nano-silicio può dare al materiale composito una buona conduttività termica quando la quantità è bassa. La resistenza alla flessione e la resistenza all'impatto dei materiali compositi epossidici in carburo di silicio aumentano prima e quindi diminuiscono con l'aumento della quantità di carburo di silicio. La modifica della superficie del carburo di silicio può migliorare efficacemente la conducibilità termica e le proprietà meccaniche del materiale composito.
Il carburo di silicio ha proprietà chimiche stabili, la sua conduttività termica è migliore di altri riempitivi per semiconduttori e la sua conduttività termica è persino maggiore di quella del metallo a temperatura ambiente. I ricercatori dell'Università di tecnologia chimica di Pechino hanno condotto ricerche sulla conducibilità termica dell'allumina e in gomma silicone rinforzata in carburo di silicio. I risultati mostrano che la conduttività termica della gomma siliconica aumenta all'aumentare della quantità di carburo di silicio; Quando la quantità di carburo di silicio è la stessa, la conduttività termica della gomma siliconica rinforzata in carburo di silicio di silicio di piccole particelle è maggiore di quella della gomma siliconica rinforzata in carburo di silicio di grandi dimensioni di particelle; La conduttività termica della gomma al silicio rinforzata con carburo di silicio è migliore di quella della gomma al silicio rinforzata in allumina. Quando il rapporto di massa di carburo di allumina/silicio è 8/2 e la quantità totale è di 600 parti, la conduttività termica della gomma siliconica è la migliore.
Il nitruro di alluminio è un cristallo atomico e appartiene al nitruro di diamante. Può esistere stabilmente ad alta temperatura di 2200 ℃. Ha una buona conduttività termica e un coefficiente di espansione termica bassa, rendendolo un buon materiale di shock termico. La conduttività termica del nitruro di alluminio è di 320 W · (M · K) -1, che è vicino alla conduttività termica dell'ossido di boro e del carburo di silicio, ed è più di 5 volte più grande di quello dell'allumina. I ricercatori dell'Università di scienza e tecnologia di Qingdao hanno studiato la conducibilità termica dei compositi di gomma EPDM rinforzati con nitruro di alluminio. I risultati mostrano che: all'aumentare della quantità di nitruro di alluminio, aumenta la conduttività termica del materiale composito; La conduttività termica del materiale composito senza nitruro di alluminio è 0,26 W · (M · K) -1, quando la quantità di nitruro di alluminio aumenta a 80 parti, la conduttività termica del materiale composito raggiunge 0,442 W · (M · K) -1, un aumento del 70%.
L'allumina è una sorta di riempitivo inorganico multifunzionale, che ha una grande conducibilità termica, costante dielettrica e una buona resistenza all'usura. È ampiamente utilizzato nei materiali compositi in gomma.
I ricercatori dell'Università di tecnologia chimica di Pechino hanno testato la conducibilità termica di nano-allumina/nanotubo di carbonio/compositi di gomma naturale. I risultati mostrano che l'uso combinato di nano-allumina e nanotubi di carbonio ha un effetto sinergico sul miglioramento della conduttività termica del materiale composito; Quando la quantità di nanotubi di carbonio è costante, la conduttività termica del materiale composito aumenta linearmente con l'aumento della quantità di nano-allumina; Quando 100 quando si utilizza la nano-allumina come riempitivo termicamente conduttivo, la conduttività termica del materiale composito aumenta del 120%. Quando 5 parti di nanotubi di carbonio vengono utilizzate come riempitivo termicamente conduttivo, la conduttività termica del materiale composito aumenta del 23%. Quando vengono utilizzate 100 parti di allumina e 5 parti quando i nanotubi di carbonio vengono utilizzati come riempitivo termicamente conduttivo, la conduttività termica del materiale composito aumenta del 155%. L'esperimento trae anche le seguenti due conclusioni: in primo luogo, quando la quantità di nanotubi di carbonio è costante, all'aumentare della quantità di nano-allumina, aumenta gradualmente la struttura della rete di riempimento formata da particelle di riempimento conduttivo nella gomma e aumenta gradualmente il fattore di perdita del materiale composito. Quando vengono utilizzate 100 parti di nano-allumina e 3 parti di nanotubi di carbonio, la generazione di calore di compressione dinamica del materiale composito è solo 12 ℃ e le proprietà meccaniche dinamiche sono eccellenti; In secondo luogo, quando la quantità di nanotubi di carbonio è fissata, all'aumentare della quantità di nano-allumina, aumentano la durezza e la forza di lacrima dei materiali compositi, mentre la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura diminuiscono.
I nanotubi di carbonio hanno eccellenti proprietà fisiche, conducibilità termica e conducibilità elettrica e sono riempitivi di rinforzo ideali. I loro materiali compositi di gomma rinforzanti hanno ricevuto un'attenzione diffusa. I nanotubi di carbonio sono formati da strati di arricciatura di fogli di grafite. Sono un nuovo tipo di materiale di grafite con una struttura cilindrica con un diametro di decine di nanometri (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm). La conduttività termica dei nanotubi di carbonio è di 3000 W · (M · K) -1, che è 5 volte la conduttività termica del rame. I nanotubi di carbonio possono migliorare significativamente la conduttività termica, la conducibilità elettrica e le proprietà fisiche della gomma e il loro rinforzo e conducibilità termica sono migliori dei riempitivi tradizionali come il nero di carbonio, la fibra di carbonio e la fibra di vetro. I ricercatori dell'Università di scienza e tecnologia di Qingdao hanno condotto ricerche sulla conduttività termica dei nanotubi di carbonio/materiali compositi EPDM. I risultati mostrano che: nanotubi di carbonio possono migliorare la conduttività termica e le proprietà fisiche dei materiali compositi; All'aumentare della quantità di nanotubi di carbonio, aumenta la conduttività termica dei materiali compositi e aumentano la resistenza alla trazione e l'allungamento al primo aumento e quindi diminuiscono, aumentano lo stress di trazione e la resistenza allo strappo; Quando la quantità di nanotubi di carbonio è piccola, i nanotubi di carbonio di grande diametro sono più facili da formare catene conduttori di calore rispetto ai nanotubi di carbonio di piccolo diametro e sono meglio combinati con la matrice di gomma.
Tempo post: agosto 30-2021
