近年、ゴム製品の熱伝導率が注目されています。熱伝導性ゴム製品は、熱伝導、絶縁、衝撃吸収の役割を果たし、航空宇宙、航空、エレクトロニクス、電気製品の分野で広く使用されています。熱伝導性ゴム製品にとって、熱伝導率の向上は非常に重要です。熱伝導性フィラーを使用したゴム複合材料は熱を効果的に伝達することができるため、電子製品の高密度化、小型化、信頼性の向上、長寿命化に大きく貢献します。

現在、タイヤに使用されるゴム材料には低発熱性と高熱伝導性という特性が求められています。一方で、タイヤの加硫プロセスでは、ゴムの熱伝達性能が向上し、加硫速度が向上し、エネルギー消費が削減されます。走行中に発生する熱によりカーカスの温度が下がり、過度の温度によるタイヤの性能低下が軽減されます。熱伝導性ゴムの熱伝導率は主にゴムマトリックスと熱伝導性フィラーによって決まります。粒子または繊維状熱伝導性フィラーの熱伝導率は、ゴムマトリックスの熱伝導率よりもはるかに優れています。

最も一般的に使用される熱伝導性フィラーは次の材料です。

1. 立方晶ベータ相ナノ炭化ケイ素 (SiC)

ナノスケールの炭化ケイ素粉末は接触熱伝導鎖を形成し、ポリマーと分岐しやすくなり、主な熱伝導経路としてSi-O-Si鎖熱伝導骨格を形成し、複合材料の熱伝導率を低下させることなく大幅に向上させます。複合材料の機械的特性。

炭化ケイ素エポキシ複合材料の熱伝導率は炭化ケイ素の量の増加とともに増加し、ナノ炭化ケイ素は量が少ない場合に複合材料に良好な熱伝導率を与えることができる。炭化ケイ素エポキシ複合材料の曲げ強度と衝撃強度は、炭化ケイ素の量が増加すると最初に増加し、次に減少します。炭化ケイ素の表面改質により、複合材料の熱伝導率と機械的特性を効果的に改善できます。

炭化ケイ素は化学的性質が安定しており、他の半導体フィラーよりも熱伝導率が高く、室温での熱伝導率は金属よりもさらに優れています。北京化工大学の研究者は、アルミナと炭化ケイ素強化シリコーンゴムの熱伝導率について研究を行いました。結果は、炭化ケイ素の量が増加するにつれてシリコーンゴムの熱伝導率が増加することを示しています。炭化珪素の量が同じ場合、小粒径の炭化珪素強化シリコーンゴムの熱伝導率は、大粒径の炭化珪素強化シリコーンゴムの熱伝導率よりも大きい。炭化ケイ素で強化されたシリコンゴムは、アルミナ強化シリコンゴムよりも熱伝導率が優れています。アルミナ／炭化ケイ素の質量比が８／２、合計量が６００部のとき、シリコンゴムの熱伝導率が最も優れる。

2. 窒化アルミニウム (ALN)

窒化アルミニウムは原子結晶であり、窒化ダイヤモンドに属します。2200℃の高温でも安定に存在できます。熱伝導率が良く、熱膨張係数が低いため、熱衝撃に優れた材質です。窒化アルミニウムの熱伝導率は320W・(m・K)-1であり、酸化ホウ素や炭化ケイ素の熱伝導率に近く、アルミナの5倍以上も大きい。青島科学技術大学の研究者らは、窒化アルミニウムで強化された EPDM ゴム複合材の熱伝導率を研究しました。結果は、窒化アルミニウムの量が増加すると、複合材料の熱伝導率が増加することを示しています。窒化アルミニウムを含まない複合材料の熱伝導率は0.26 W・(m・K) -1 ですが、窒化アルミニウムの量が80部まで増加すると、複合材料の熱伝導率は0.442 W・(m・K)に達します。 -1、70% 増加。

3. ナノアルミナ(Al2O3)

アルミナは多機能無機フィラーの一種であり、大きな熱伝導率、誘電率、優れた耐摩耗性を備えています。ゴム複合材料に広く使用されています。

北京化工大学の研究者は、ナノアルミナ/カーボンナノチューブ/天然ゴム複合材料の熱伝導率をテストしました。結果は、ナノアルミナとカーボンナノチューブを組み合わせて使用​​すると、複合材料の熱伝導率の向上に相乗効果があることを示しています。カーボンナノチューブの量が一定の場合、複合材料の熱伝導率はナノアルミナの量の増加に伴って直線的に増加します。100の場合 熱伝導性フィラーとしてナノアルミナを使用すると、複合材料の熱伝導率は120%増加します。熱伝導性フィラーとしてカーボンナノチューブを５部使用すると、複合材料の熱伝導率は２３％増加する。アルミナ100部と5部を使用した場合 熱伝導性フィラーとしてカーボンナノチューブを使用すると、複合材料の熱伝導率は155%増加します。この実験では、次の 2 つの結論も得られました。まず、カーボンナノチューブの量が一定の場合、ナノアルミナの量が増加するにつれて、ゴム内の導電性フィラー粒子によって形成されるフィラーネットワーク構造が徐々に増加し、ゴムの損失係数が増加します。複合材料が徐々に増えていきます。100部のナノアルミナと3部のカーボンナノチューブを一緒に使用した場合、複合材料の動的圧縮発熱はわずか12℃であり、動的機械的特性は優れています。第二に、カーボンナノチューブの量が固定されている場合、ナノアルミナの量が増加するにつれて、複合材料の硬度と引裂き強度は増加しますが、引張強度と破断点伸びは減少します。

4. カーボンナノチューブ

カーボンナノチューブは、優れた物性、熱伝導性、電気伝導性を有し、理想的な補強用フィラーです。同社の強化ゴム複合材料は広く注目を集めています。カーボン ナノチューブは、グラファイト シートの層をカールさせることによって形成されます。直径数十ナノメートル（10～30nm、30～60nm、60～100nm）の円筒構造を持つ新しいタイプの黒鉛材料です。カーボンナノチューブの熱伝導率は3000W・(m・K)-1であり、銅の熱伝導率の5倍です。カーボンナノチューブはゴムの熱伝導性、電気伝導性、物理的特性を大幅に向上させることができ、その補強性と熱伝導性はカーボンブラック、カーボンファイバー、ガラスファイバーなどの従来のフィラーよりも優れています。青島科学技術大学の研究者らは、カーボンナノチューブ/EPDM複合材料の熱伝導率に関する研究を実施した。この結果は、カーボン ナノチューブが複合材料の熱伝導率と物理的特性を改善できることを示しています。カーボンナノチューブの量が増加すると、複合材料の熱伝導率が増加し、引張強度と破断点伸びが最初に増加し、次に減少します。引張応力と引裂強度は増加します。カーボンナノチューブの量が少ない場合、直径の大きなカーボンナノチューブは、直径の小さなカーボンナノチューブよりも熱伝導鎖を形成しやすく、ゴムマトリックスとよりよく結合する。