De afgelopen jaren heeft de thermische geleidbaarheid van rubberproducten veel aandacht gekregen.Thermisch geleidende rubberproducten worden veel gebruikt op het gebied van ruimtevaart, luchtvaart, elektronica en elektrische apparaten om een rol te spelen bij warmtegeleiding, isolatie en schokabsorptie.De verbetering van de thermische geleidbaarheid is uiterst belangrijk voor thermisch geleidende rubberproducten.Het rubbercomposietmateriaal dat door de warmtegeleidende vulstof is bereid, kan warmte effectief overbrengen, wat van groot belang is voor de verdichting en miniaturisatie van elektronische producten, evenals de verbetering van hun betrouwbaarheid en de verlenging van hun levensduur.
Op dit moment moeten de rubbermaterialen die in banden worden gebruikt, de kenmerken hebben van een lage warmteontwikkeling en een hoge thermische geleidbaarheid.Enerzijds wordt tijdens het vulkanisatieproces van de band de warmteoverdrachtsprestatie van het rubber verbeterd, de vulkanisatiesnelheid verhoogd en het energieverbruik verminderd;De warmte die tijdens het rijden wordt gegenereerd, verlaagt de temperatuur van het karkas en vermindert de verslechtering van de prestaties van de band als gevolg van een te hoge temperatuur.De thermische geleidbaarheid van thermisch geleidend rubber wordt voornamelijk bepaald door de rubbermatrix en thermisch geleidende vulstof.De thermische geleidbaarheid van de deeltjes of de vezelachtige thermische geleidende vulstof is veel beter dan die van de rubbermatrix.
De meest gebruikte thermisch geleidende vulstoffen zijn de volgende materialen:
1. Kubieke Beta-fase nano siliciumcarbide (SiC)
Siliciumcarbidepoeder op nanoschaal vormt contactwarmtegeleidingsketens en is gemakkelijker te vertakken met polymeren, waardoor het Si-O-Si-ketenwarmtegeleidingsskelet wordt gevormd als het belangrijkste warmtegeleidingspad, wat de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal aanzienlijk verbetert zonder de composiet materiaal De mechanische eigenschappen.
De thermische geleidbaarheid van het siliciumcarbide-epoxycomposietmateriaal neemt toe met de toename van de hoeveelheid siliciumcarbide, en nano-siliciumcarbide kan het composietmateriaal een goede thermische geleidbaarheid geven wanneer de hoeveelheid laag is.De buigsterkte en slagvastheid van siliciumcarbide-epoxycomposietmaterialen nemen eerst toe en nemen vervolgens af met de toename van de hoeveelheid siliciumcarbide.De oppervlaktemodificatie van siliciumcarbide kan de thermische geleidbaarheid en mechanische eigenschappen van het composietmateriaal effectief verbeteren.
Siliciumcarbide heeft stabiele chemische eigenschappen, de thermische geleidbaarheid is beter dan die van andere halfgeleidervulstoffen en de thermische geleidbaarheid is zelfs groter dan die van metaal bij kamertemperatuur.Onderzoekers van de Beijing University of Chemical Technology hebben onderzoek gedaan naar de thermische geleidbaarheid van met aluminiumoxide en siliciumcarbide versterkt siliconenrubber.De resultaten laten zien dat de thermische geleidbaarheid van siliconenrubber toeneemt naarmate de hoeveelheid siliciumcarbide toeneemt;wanneer de hoeveelheid siliciumcarbide hetzelfde is, is de thermische geleidbaarheid van de met siliciumcarbide versterkte siliconenrubber met kleine deeltjesgrootte groter dan die van de met siliciumcarbide versterkte siliconenrubber met grote deeltjesgrootte;De thermische geleidbaarheid van siliciumrubber versterkt met siliciumcarbide is beter dan dat van aluminiumoxide versterkt siliciumrubber.Wanneer de massaverhouding van alumina/siliciumcarbide 8/2 is en de totale hoeveelheid 600 delen is, is de thermische geleidbaarheid van siliciumrubber het beste.
Aluminiumnitride is een atomair kristal en behoort tot diamantnitride.Het kan stabiel bestaan bij een hoge temperatuur van 2200 ℃.Het heeft een goede thermische geleidbaarheid en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor het een goed thermisch schokmateriaal is.De thermische geleidbaarheid van aluminiumnitride is 320 W·(m·K)-1, wat dicht bij de thermische geleidbaarheid van booroxide en siliciumcarbide ligt, en is meer dan 5 keer groter dan die van aluminiumoxide.Onderzoekers van de Qingdao University of Science and Technology hebben de thermische geleidbaarheid van met aluminiumnitride versterkte EPDM-rubbercomposieten bestudeerd.De resultaten laten zien dat: naarmate de hoeveelheid aluminiumnitride toeneemt, de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal toeneemt;de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal zonder aluminiumnitride is 0,26 W·(m·K)-1, wanneer de hoeveelheid aluminiumnitride toeneemt tot Bij 80 delen bereikt de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal 0,442 W·(m·K) -1, een stijging van 70%.
3. Nano aluminiumoxide (Al2O3)
Aluminiumoxide is een soort multifunctioneel anorganisch vulmiddel met een grote thermische geleidbaarheid, diëlektrische constante en goede slijtvastheid.Het wordt veel gebruikt in rubberen composietmaterialen.
Onderzoekers van de Beijing University of Chemical Technology testten de thermische geleidbaarheid van composieten van nano-alumina/koolstofnanobuis/natuurrubber.De resultaten laten zien dat het gecombineerde gebruik van nano-alumina en koolstof nanobuisjes een synergetisch effect heeft op het verbeteren van de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal;wanneer de hoeveelheid koolstofnanobuisjes constant is, neemt de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal lineair toe met de toename van de hoeveelheid nano-alumina;wanneer 100 Bij gebruik van nano-alumina als thermisch geleidende vulstof neemt de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal met 120% toe.Wanneer 5 delen koolstofnanobuisjes worden gebruikt als thermisch geleidende vulstof, neemt de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal toe met 23%.Wanneer 100 delen aluminiumoxide en 5 delen worden gebruikt. Wanneer koolstofnanobuisjes worden gebruikt als warmtegeleidende vulstof, neemt de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal toe met 155%.Het experiment trekt ook de volgende twee conclusies: ten eerste, wanneer de hoeveelheid koolstofnanobuisjes constant is en de hoeveelheid nano-alumina toeneemt, neemt de vulstofnetwerkstructuur gevormd door geleidende vulstofdeeltjes in het rubber geleidelijk toe, en de verliesfactor van de composietmateriaal neemt geleidelijk toe.Wanneer 100 delen nano-alumina en 3 delen koolstofnanobuisjes samen worden gebruikt, is de dynamische compressiewarmteontwikkeling van het composietmateriaal slechts 12 ℃ en zijn de dynamische mechanische eigenschappen uitstekend;ten tweede, wanneer de hoeveelheid koolstofnanobuisjes wordt gefixeerd, naarmate de hoeveelheid nano-alumina toeneemt, nemen de hardheid en scheursterkte van composietmaterialen toe, terwijl de treksterkte en rek bij breuk afnemen.
Koolstofnanobuisjes hebben uitstekende fysische eigenschappen, thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid en zijn ideale versterkende vulstoffen.Hun versterkende rubberen composietmaterialen hebben veel aandacht gekregen.Koolstofnanobuisjes worden gevormd door lagen grafietplaten om te krullen.Ze zijn een nieuw type grafietmateriaal met een cilindrische structuur met een diameter van tientallen nanometers (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).De thermische geleidbaarheid van koolstofnanobuisjes is 3000 W·(m·K)-1, wat 5 keer de thermische geleidbaarheid van koper is.Koolstofnanobuisjes kunnen de thermische geleidbaarheid, elektrische geleidbaarheid en fysieke eigenschappen van rubber aanzienlijk verbeteren, en hun versterking en thermische geleidbaarheid zijn beter dan traditionele vulstoffen zoals roet, koolstofvezel en glasvezel.Onderzoekers van de Qingdao University of Science and Technology hebben onderzoek gedaan naar de thermische geleidbaarheid van koolstofnanobuisjes/EPDM-composietmaterialen.De resultaten laten zien dat: koolstofnanobuisjes de thermische geleidbaarheid en fysische eigenschappen van composietmaterialen kunnen verbeteren;naarmate de hoeveelheid koolstofnanobuisjes toeneemt, neemt de thermische geleidbaarheid van composietmaterialen toe, en nemen de treksterkte en rek bij breuk eerst toe en nemen vervolgens af. De trekspanning en scheursterkte nemen toe;wanneer de hoeveelheid koolstofnanobuisjes klein is, zijn koolstofnanobuisjes met een grote diameter gemakkelijker om warmtegeleidende ketens te vormen dan koolstofnanobuisjes met een kleine diameter, en ze kunnen beter worden gecombineerd met de rubbermatrix.
Posttijd: 30 aug. 2021