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绝缘导热填料介绍及优缺点分析
2014-6-20

      目前在有机硅领域所使用的导热材料多数为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。  
      尤其是以微米氧化铝、硅微粉为主体,纳米氧化铝,氮化物做为高导热领域的填充粉体;而氧化锌大多做为导热膏(导热硅脂)填料用。
 导热材料的导热系数列表:  

1. 氧化铝在导热绝缘高分子复合材料中的应用,李冰,塑料助剂,2008年第3期,14~16页  
2. 金属基板用高导热胶膜的研究,孔凡旺等,广东生益科技,第十一届覆铜板市场技术研讨会论文集 101~106页  
3. 复合绝缘导热胶粘剂的研究,周文英等 中国胶粘剂 2006年11月第15卷11期,22~25页   
以下部分观点来自期刊论文,部分观点来自广大产品工程师,供大家分享。   
优缺点分析:  
1、氮化铝AlN,优点:导热系数非常高。缺点:价格昂贵,通常每公斤在千元以上;氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN + 3H2O= Al(OH)3+ NH3,水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断,进而影响声子的传递,因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理,也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝,虽然可以达到较高的热导率,但体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。  
2、氮化硼BN,优点:导热系数非常高,性质稳定。缺点:价格很高,市场价从几百元到上千元(根据产品品质不同差别较大),虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率,但与氮化铝类似,大量填充后体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。  听说有国外厂商有生产球形BN,产品粒径大,比表面积小,填充率高,不易增粘,价格极高。  
3、碳化硅SiC 优点:导热系数较高。缺点:合成过程中产生的碳及石墨难以去除,导致产品纯度较低,电导率高,不适合电子用胶。密度大,在有机硅类胶中易沉淀分层,影响产品应用。环氧胶中较为适用。  
4、氧化镁MgO 优点:价格便宜。缺点:在空气中易吸潮,增粘性较强,不能大量填充; 耐酸性差,一般情况下很容易被酸腐蚀,限制了其在酸性环境下的应用。  
5、α-氧化铝 (针状) 优点:价格便宜。 缺点:添加量低,在液体硅胶中,普通针状氧化铝的最大添加量一般为300份左右,所得产品导热率有限。
6、α-氧化铝(球形)  优点:填充量大,在液体硅胶中,球形氧化铝最大可添加到600~800份,所得制品导热率高。  缺点:价格较贵,但低于氮化硼和氮化铝。  
7、氧化锌ZnO  优点:粒径及均匀性很好,适合生产导热硅脂。缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品;质轻,增粘性较强,不适合灌封。  
8、石英粉(结晶型)  优点:密度大,适合灌封;价格低,适合大量填充,降低成本。缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品。密度较高,可能产生分层。   
      综上,不同填料有各自特点,选择填料时应充分利用各填料的优点,采用几种填料进行混合使用,发挥协同作用,既能达到较高的热导率,又能有效的降低成本,同时保障填料与有机硅基体的混溶性。

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