В последние годы большое внимание уделяется теплопроводности резиновых изделий.Теплопроводные резиновые изделия широко используются в аэрокосмической и авиационной промышленности, электронике и электроприборах, играя роль в теплопроводности, изоляции и амортизации.Улучшение теплопроводности чрезвычайно важно для теплопроводных резиновых изделий.Резиновый композиционный материал, приготовленный теплопроводным наполнителем, способен эффективно передавать тепло, что имеет большое значение для уплотнения и миниатюризации изделий электронной техники, а также повышения их надежности и продления срока службы.
В настоящее время резиновые материалы, используемые в шинах, должны иметь характеристики низкого тепловыделения и высокой теплопроводности.С одной стороны, в процессе вулканизации шин улучшаются характеристики теплопередачи резины, увеличивается скорость вулканизации и снижается потребление энергии;Тепло, выделяемое во время вождения, снижает температуру каркаса и уменьшает ухудшение характеристик шин, вызванное чрезмерной температурой.Теплопроводность теплопроводной резины в основном определяется резиновой матрицей и теплопроводным наполнителем.Теплопроводность как частиц, так и волокнистого теплопроводного наполнителя намного лучше, чем у резиновой матрицы.
Наиболее часто используемыми теплопроводными наполнителями являются следующие материалы:
1. Нанокарбид кремния кубической бета-фазы (SiC)
Наноразмерный порошок карбида кремния образует контактные цепи теплопроводности и легче разветвляется с полимерами, образуя каркас теплопроводности цепи Si-O-Si в качестве основного пути теплопроводности, что значительно улучшает теплопроводность композитного материала без снижения теплопроводности. композитный материал Механические свойства.
Теплопроводность эпоксидного композитного материала на основе карбида кремния увеличивается с увеличением количества карбида кремния, а нанокарбид кремния может придать композитному материалу хорошую теплопроводность, когда его количество невелико.Прочность на изгиб и ударная вязкость карбидокремниевых эпоксидных композиционных материалов сначала увеличиваются, а затем уменьшаются с увеличением количества карбида кремния.Модификация поверхности карбида кремния может эффективно улучшить теплопроводность и механические свойства композитного материала.
Карбид кремния обладает стабильными химическими свойствами, его теплопроводность лучше, чем у других полупроводниковых наполнителей, а теплопроводность даже больше, чем у металла при комнатной температуре.Исследователи из Пекинского химико-технологического университета провели исследование теплопроводности силиконовой резины, армированной оксидом алюминия и карбидом кремния.Результаты показывают, что теплопроводность силиконового каучука увеличивается с увеличением количества карбида кремния;когда количество карбида кремния одинаково, теплопроводность силиконового каучука, армированного карбидом кремния с малым размером частиц, выше, чем теплопроводность силиконового каучука, армированного карбидом кремния с крупным размером частиц;Теплопроводность силиконового каучука, армированного карбидом кремния, лучше, чем у силиконового каучука, армированного оксидом алюминия.Когда массовое соотношение оксид алюминия/карбид кремния составляет 8/2, а общее количество составляет 600 частей, теплопроводность силиконового каучука является лучшей.
Нитрид алюминия представляет собой атомарный кристалл и относится к нитриду алмаза.Он может стабильно существовать при высокой температуре 2200 ℃.Он обладает хорошей теплопроводностью и низким коэффициентом теплового расширения, что делает его хорошим термостойким материалом.Теплопроводность нитрида алюминия составляет 320 Вт·(м·К)-1, что близко к теплопроводности оксида бора и карбида кремния и более чем в 5 раз больше, чем у глинозема.Исследователи из Университета науки и технологий Циндао изучили теплопроводность резиновых композитов EPDM, армированных нитридом алюминия.Результаты показывают, что: с увеличением количества нитрида алюминия увеличивается теплопроводность композиционного материала;теплопроводность композиционного материала без нитрида алюминия составляет 0,26 Вт·(м·К)-1, при увеличении количества нитрида алюминия до В 80 частей теплопроводность композиционного материала достигает 0,442 Вт·(м·К) -1, увеличение на 70%.
Глинозем представляет собой разновидность многофункционального неорганического наполнителя, обладающего большой теплопроводностью, диэлектрической проницаемостью и хорошей износостойкостью.Он широко используется в резиновых композитных материалах.
Исследователи из Пекинского химико-технологического университета проверили теплопроводность композитов нанооксид алюминия/углеродные нанотрубки/натуральный каучук.Результаты показывают, что совместное использование нанооксида алюминия и углеродных нанотрубок оказывает синергетический эффект на улучшение теплопроводности композиционного материала;при постоянном количестве углеродных нанотрубок теплопроводность композиционного материала увеличивается линейно с увеличением количества нанооксида алюминия;при 100 При использовании нанооксида алюминия в качестве теплопроводного наполнителя теплопроводность композиционного материала увеличивается на 120%.При использовании в качестве теплопроводящего наполнителя 5 частей углеродных нанотрубок теплопроводность композиционного материала увеличивается на 23%.При использовании 100 частей оксида алюминия и 5 частей При использовании углеродных нанотрубок в качестве теплопроводящего наполнителя теплопроводность композиционного материала увеличивается на 155%.Эксперимент также позволяет сделать следующие два вывода: во-первых, когда количество углеродных нанотрубок постоянно, по мере увеличения количества нанооксида алюминия структура сетки наполнителя, образованная проводящими частицами наполнителя в каучуке, постепенно увеличивается, и коэффициент потерь композиционный материал постепенно увеличивается.Когда 100 частей нанооксида алюминия и 3 части углеродных нанотрубок используются вместе, тепловыделение композитного материала при динамическом сжатии составляет всего 12 ℃, а динамические механические свойства превосходны;во-вторых, когда количество углеродных нанотрубок фиксировано, по мере увеличения количества нанооксида алюминия твердость и прочность на разрыв композиционных материалов увеличиваются, а прочность на растяжение и относительное удлинение при разрыве уменьшаются.
Углеродные нанотрубки обладают прекрасными физическими свойствами, теплопроводностью и электропроводностью и являются идеальными армирующими наполнителями.Их армирующие резиновые композиционные материалы получили широкое внимание.Углеродные нанотрубки образованы закручивающимися слоями графитовых листов.Они представляют собой новый тип графитового материала с цилиндрической структурой диаметром в десятки нанометров (10-30нм, 30-60нм, 60-100нм).Теплопроводность углеродных нанотрубок составляет 3000 Вт·(м·К)-1, что в 5 раз превышает теплопроводность меди.Углеродные нанотрубки позволяют значительно улучшить теплопроводность, электропроводность и физические свойства резины, а их армирование и теплопроводность лучше, чем у традиционных наполнителей, таких как сажа, углеродное волокно и стекловолокно.Исследователи из Университета науки и технологий Циндао провели исследование теплопроводности композитных материалов углеродные нанотрубки/EPDM.Результаты показывают, что: углеродные нанотрубки могут улучшить теплопроводность и физические свойства композиционных материалов;по мере увеличения количества углеродных нанотрубок увеличивается теплопроводность композиционных материалов, а прочность на растяжение и относительное удлинение при разрыве сначала увеличиваются, а затем уменьшаются. Напряжение растяжения и прочность на разрыв увеличиваются;при малом количестве углеродных нанотрубок углеродные нанотрубки большого диаметра легче образуют теплопроводящие цепи, чем углеродные нанотрубки малого диаметра, и они лучше сочетаются с резиновой матрицей.
Время публикации: 30 августа 2021 г.