Nos últimos anos, a condutividade térmica de produtos de borracha tem recebido muita atenção.Produtos de borracha termicamente condutivos são amplamente utilizados nas áreas aeroespacial, aviação, eletrônica e aparelhos elétricos para desempenhar um papel na condução de calor, isolamento e absorção de choque.A melhoria da condutividade térmica é extremamente importante para produtos de borracha termicamente condutivos.O material composto de borracha preparado pelo enchimento termicamente condutivo pode efetivamente transferir calor, o que é de grande importância para a densificação e miniaturização de produtos eletrônicos, bem como para melhorar sua confiabilidade e prolongar sua vida útil.
Atualmente, os materiais de borracha usados em pneus precisam ter as características de baixa geração de calor e alta condutividade térmica.Por um lado, no processo de vulcanização do pneu, o desempenho de transferência de calor da borracha é melhorado, a taxa de vulcanização é aumentada e o consumo de energia é reduzido;O calor gerado durante a condução reduz a temperatura da carcaça e reduz a degradação do desempenho do pneu causada pelo excesso de temperatura.A condutividade térmica da borracha termicamente condutiva é determinada principalmente pela matriz de borracha e pelo enchimento termicamente condutivo.A condutividade térmica das partículas ou do enchimento fibroso condutor térmico é muito melhor do que a da matriz de borracha.
Os enchimentos termicamente condutores mais comumente usados são os seguintes materiais:
1. Nano carboneto de silício (SiC) fase beta cúbica
O pó de carboneto de silício em nanoescala forma cadeias de condução de calor de contato e é mais fácil de se ramificar com polímeros, formando o esqueleto de condução de calor de cadeia Si-O-Si como o principal caminho de condução de calor, o que melhora muito a condutividade térmica do material compósito sem reduzir o material compósito As propriedades mecânicas.
A condutividade térmica do material composto de epóxi de carboneto de silício aumenta com o aumento da quantidade de carboneto de silício, e o carboneto de nanosilício pode dar ao material compósito boa condutividade térmica quando a quantidade é baixa.A resistência à flexão e resistência ao impacto de materiais compostos de epóxi de carboneto de silício aumentam primeiro e depois diminuem com o aumento da quantidade de carboneto de silício.A modificação da superfície do carboneto de silício pode efetivamente melhorar a condutividade térmica e as propriedades mecânicas do material compósito.
O carboneto de silício tem propriedades químicas estáveis, sua condutividade térmica é melhor do que outras cargas de semicondutores e sua condutividade térmica é ainda maior que a do metal à temperatura ambiente.Pesquisadores da Universidade de Tecnologia Química de Pequim conduziram pesquisas sobre a condutividade térmica da borracha de silicone reforçada com alumina e carboneto de silício.Os resultados mostram que a condutividade térmica da borracha de silicone aumenta à medida que a quantidade de carboneto de silício aumenta;quando a quantidade de carboneto de silício é a mesma, a condutividade térmica da borracha de silicone reforçada com carboneto de silício de tamanho de partícula pequena é maior do que a da borracha de silicone reforçada com carboneto de silício de tamanho de partícula grande;A condutividade térmica da borracha de silício reforçada com carboneto de silício é melhor do que a da borracha de silício reforçada com alumina.Quando a proporção de massa de alumina/carboneto de silício é 8/2 e a quantidade total é de 600 partes, a condutividade térmica da borracha de silício é a melhor.
O nitreto de alumínio é um cristal atômico e pertence ao nitreto de diamante.Pode existir de forma estável a uma alta temperatura de 2200 ℃.Possui boa condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica, tornando-o um bom material de choque térmico.A condutividade térmica do nitreto de alumínio é de 320 W·(m·K)-1, que é próxima à condutividade térmica do óxido de boro e do carboneto de silício e é mais de 5 vezes maior que a da alumina.Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Qingdao estudaram a condutividade térmica de compostos de borracha EPDM reforçados com nitreto de alumínio.Os resultados mostram que: à medida que a quantidade de nitreto de alumínio aumenta, a condutividade térmica do material compósito aumenta;a condutividade térmica do material compósito sem nitreto de alumínio é 0,26 W·(m·K)-1, quando a quantidade de nitreto de alumínio aumenta para At 80 partes, a condutividade térmica do material compósito atinge 0,442 W·(m·K) -1, um aumento de 70%.
A alumina é um tipo de carga inorgânica multifuncional, que possui grande condutividade térmica, constante dielétrica e boa resistência ao desgaste.É amplamente utilizado em materiais compostos de borracha.
Pesquisadores da Universidade de Tecnologia Química de Pequim testaram a condutividade térmica de compostos de nanoalumina/nanotubo de carbono/borracha natural.Os resultados mostram que o uso combinado de nanoalumina e nanotubos de carbono tem um efeito sinérgico na melhoria da condutividade térmica do material compósito;quando a quantidade de nanotubos de carbono é constante, a condutividade térmica do material compósito aumenta linearmente com o aumento da quantidade de nano-alumina;quando 100 Ao usar nano-alumina como enchimento termicamente condutivo, a condutividade térmica do material compósito aumenta em 120%.Quando 5 partes de nanotubos de carbono são usadas como enchimento termicamente condutivo, a condutividade térmica do material compósito aumenta em 23%.Quando 100 partes de alumina e 5 partes são usadas Quando nanotubos de carbono são usados como uma carga termicamente condutora, a condutividade térmica do material compósito aumenta em 155%.O experimento também tira as duas conclusões a seguir: primeiro, quando a quantidade de nanotubos de carbono é constante, à medida que a quantidade de nanoalumina aumenta, a estrutura da rede de enchimento formada por partículas de enchimento condutoras na borracha aumenta gradualmente e o fator de perda do material composto aumenta gradualmente.Quando 100 partes de nano-alumina e 3 partes de nanotubos de carbono são usadas juntas, a geração de calor de compressão dinâmica do material composto é de apenas 12 ℃ e as propriedades mecânicas dinâmicas são excelentes;em segundo lugar, quando a quantidade de nanotubos de carbono é fixada, à medida que a quantidade de nanoalumina aumenta, a dureza e a resistência ao rasgo dos materiais compósitos aumentam, enquanto a resistência à tração e o alongamento na ruptura diminuem.
Os nanotubos de carbono têm excelentes propriedades físicas, condutividade térmica e condutividade elétrica, e são cargas de reforço ideais.Seus materiais compostos de borracha de reforço receberam atenção generalizada.Os nanotubos de carbono são formados por camadas onduladas de folhas de grafite.Eles são um novo tipo de material de grafite com uma estrutura cilíndrica com um diâmetro de dezenas de nanômetros (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).A condutividade térmica dos nanotubos de carbono é de 3000 W·(m·K)-1, que é 5 vezes a condutividade térmica do cobre.Os nanotubos de carbono podem melhorar significativamente a condutividade térmica, a condutividade elétrica e as propriedades físicas da borracha, e seu reforço e condutividade térmica são melhores do que os enchimentos tradicionais, como negro de fumo, fibra de carbono e fibra de vidro.Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Qingdao conduziram pesquisas sobre a condutividade térmica de materiais compostos de nanotubos de carbono/EPDM.Os resultados mostram que: os nanotubos de carbono podem melhorar a condutividade térmica e as propriedades físicas de materiais compósitos;à medida que a quantidade de nanotubos de carbono aumenta, a condutividade térmica dos materiais compósitos aumenta e a resistência à tração e o alongamento na ruptura primeiro aumentam e depois diminuem. A tensão de tração e a resistência ao rasgo aumentam;quando a quantidade de nanotubos de carbono é pequena, nanotubos de carbono de grande diâmetro são mais fáceis de formar cadeias condutoras de calor do que nanotubos de carbono de pequeno diâmetro e são melhor combinados com a matriz de borracha.
Horário da postagem: 30 de agosto de 2021