Trong những năm gần đây, tính dẫn nhiệt của các sản phẩm cao su đã nhận được nhiều sự quan tâm.Các sản phẩm cao su dẫn nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, hàng không, điện tử và thiết bị điện để đóng vai trò dẫn nhiệt, cách nhiệt và hấp thụ sốc.Việc cải thiện khả năng dẫn nhiệt là vô cùng quan trọng đối với các sản phẩm cao su dẫn nhiệt.Vật liệu composite cao su được điều chế bởi chất độn dẫn nhiệt có thể truyền nhiệt hiệu quả, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với việc tăng mật độ và thu nhỏ các sản phẩm điện tử, cũng như cải thiện độ tin cậy và kéo dài tuổi thọ của chúng.
Hiện nay, vật liệu cao su được sử dụng trong lốp xe cần phải có đặc tính sinh nhiệt thấp và dẫn nhiệt cao.Một mặt, trong quá trình lưu hóa lốp xe, hiệu suất truyền nhiệt của cao su được cải thiện, tốc độ lưu hóa tăng lên và mức tiêu thụ năng lượng giảm;Nhiệt sinh ra trong quá trình lái xe làm giảm nhiệt độ của thân thịt và giảm sự suy giảm hiệu suất của lốp xe do nhiệt độ quá cao.Độ dẫn nhiệt của cao su dẫn nhiệt chủ yếu được xác định bởi ma trận cao su và chất độn dẫn nhiệt.Độ dẫn nhiệt của các hạt hoặc chất độn dẫn nhiệt dạng sợi tốt hơn nhiều so với độ dẫn nhiệt của ma trận cao su.
Các chất độn dẫn nhiệt được sử dụng phổ biến nhất là các vật liệu sau:
1. Cacbua nano silic pha khối Beta (SiC)
Bột cacbua silic quy mô nano tạo thành chuỗi dẫn nhiệt tiếp xúc và dễ dàng phân nhánh hơn với các polyme, tạo thành khung dẫn nhiệt chuỗi Si-O-Si làm đường dẫn nhiệt chính, giúp cải thiện đáng kể khả năng dẫn nhiệt của vật liệu composite mà không làm giảm vật liệu composite Các tính chất cơ học.
Độ dẫn nhiệt của vật liệu composite epoxy silicon carbide tăng lên khi lượng silicon carbide tăng lên và nano-silicon carbide có thể giúp vật liệu composite dẫn nhiệt tốt khi lượng này thấp.Độ bền uốn và độ bền va đập của vật liệu composite epoxy silicon carbide trước tiên tăng lên và sau đó giảm xuống khi lượng silicon carbide tăng lên.Việc sửa đổi bề mặt của cacbua silic có thể cải thiện hiệu quả tính dẫn nhiệt và tính chất cơ học của vật liệu composite.
Cacbua silic có tính chất hóa học ổn định, tính dẫn nhiệt của nó tốt hơn các chất độn bán dẫn khác và tính dẫn nhiệt của nó thậm chí còn lớn hơn cả kim loại ở nhiệt độ phòng.Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Hóa học Bắc Kinh đã tiến hành nghiên cứu về tính dẫn nhiệt của cao su silicon được gia cố bằng nhôm và cacbua silic.Kết quả cho thấy độ dẫn nhiệt của cao su silicon tăng lên khi lượng silicon carbide tăng lên;khi lượng silicon carbide là như nhau, độ dẫn nhiệt của cao su silicon được gia cố bằng silicon carbide kích thước hạt nhỏ lớn hơn so với cao su silicon được gia cố bằng silicon carbide có kích thước hạt lớn;Độ dẫn nhiệt của cao su silicon được gia cố bằng silicon carbide tốt hơn so với cao su silicon được gia cố bằng alumina.Khi tỷ lệ khối lượng của alumina/silicon carbide là 8/2 và tổng lượng là 600 phần, độ dẫn nhiệt của cao su silicon là tốt nhất.
Nhôm nitride là một tinh thể nguyên tử và thuộc về nitride kim cương.Nó có thể tồn tại ổn định ở nhiệt độ cao 2200 ℃.Nó có tính dẫn nhiệt tốt và hệ số giãn nở nhiệt thấp nên là vật liệu chống sốc nhiệt tốt.Độ dẫn nhiệt của nhôm nitride là 320 W·(m·K)-1, gần bằng độ dẫn nhiệt của bo oxit và silic cacbua, và lớn hơn 5 lần so với độ dẫn nhiệt của alumina.Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Thanh Đảo đã nghiên cứu tính dẫn nhiệt của vật liệu tổng hợp cao su EPDM được gia cố bằng nhôm nitride.Kết quả cho thấy: khi lượng nhôm nitrua tăng thì khả năng dẫn nhiệt của vật liệu composite tăng;độ dẫn nhiệt của vật liệu composite không có nhôm nitrua là 0,26 W·(m·K)-1, khi lượng nhôm nitrua tăng lên 80 phần, độ dẫn nhiệt của vật liệu composite đạt 0,442 W·(m·K) -1, tăng 70%.
Alumina là một loại chất độn vô cơ đa chức năng, có độ dẫn nhiệt lớn, hằng số điện môi và khả năng chống mài mòn tốt.Nó được sử dụng rộng rãi trong vật liệu composite cao su.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Hóa học Bắc Kinh đã thử nghiệm tính dẫn nhiệt của vật liệu tổng hợp nano-nhôm/ống nano carbon/cao su tự nhiên.Kết quả cho thấy việc sử dụng kết hợp nano nhôm oxit và ống nano cacbon có tác dụng hiệp đồng trong việc cải thiện tính dẫn nhiệt của vật liệu composite;khi lượng ống nano carbon không đổi, độ dẫn nhiệt của vật liệu composite tăng tuyến tính với sự gia tăng lượng nano-alumin;khi 100 Khi sử dụng nhôm nano làm chất độn dẫn nhiệt, độ dẫn nhiệt của vật liệu composite tăng 120%.Khi 5 phần ống nano carbon được sử dụng làm chất độn dẫn nhiệt, độ dẫn nhiệt của vật liệu composite tăng 23%.Khi sử dụng 100 phần alumina và 5 phần Khi sử dụng ống nano carbon làm chất độn dẫn nhiệt, độ dẫn nhiệt của vật liệu composite tăng 155%.Thí nghiệm cũng rút ra hai kết luận sau: Thứ nhất, khi lượng ống nano carbon không đổi, khi lượng nano alumina tăng lên, cấu trúc mạng lưới chất độn được hình thành bởi các hạt chất độn dẫn điện trong cao su tăng dần và hệ số tổn thất của vật liệu tổng hợp tăng dần.Khi 100 phần nano-alumina và 3 phần ống nano carbon được sử dụng cùng nhau, khả năng sinh nhiệt nén động của vật liệu composite chỉ là 12oC và các đặc tính cơ học động rất tuyệt vời;thứ hai, khi lượng ống nano carbon được cố định, khi lượng nano-alumina tăng lên, Độ cứng và độ bền xé của vật liệu composite tăng lên, trong khi độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt giảm.
Các ống nano carbon có tính chất vật lý tuyệt vời, tính dẫn nhiệt và dẫn điện, và là chất độn gia cố lý tưởng.Vật liệu composite cao su gia cố của họ đã nhận được sự quan tâm rộng rãi.Các ống nano carbon được hình thành bằng cách cuộn các lớp than chì.Chúng là một loại vật liệu than chì mới có cấu trúc hình trụ với đường kính hàng chục nanomet (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Độ dẫn nhiệt của ống nano cacbon là 3000 W·(m·K)-1, gấp 5 lần độ dẫn nhiệt của đồng.Các ống nano carbon có thể cải thiện đáng kể độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện và tính chất vật lý của cao su, đồng thời khả năng gia cường và dẫn nhiệt của chúng tốt hơn các chất độn truyền thống như muội than, sợi carbon và sợi thủy tinh.Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Thanh Đảo đã tiến hành nghiên cứu về tính dẫn nhiệt của vật liệu composite ống nano cacbon/EPDM.Kết quả cho thấy: ống nano carbon có thể cải thiện tính dẫn nhiệt và tính chất vật lý của vật liệu composite;khi số lượng ống nano carbon tăng lên, độ dẫn nhiệt của vật liệu composite tăng lên, độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt tăng trước rồi giảm, Ứng suất kéo và độ bền xé tăng lên;khi lượng ống nano cacbon nhỏ, ống nano cacbon đường kính lớn dễ hình thành chuỗi dẫn nhiệt hơn ống nano cacbon đường kính nhỏ và chúng được kết hợp tốt hơn với ma trận cao su.
Thời gian đăng: 30-Aug-2021