导热高分子材料

导热高分子材料

一、概述

传统的导热物质多为金属如Ag, Cu, Al和金属氧化物如Al2O3, MgO, BeO以及其它非金属材料如石墨,炭黑,Si3N4,AlN。随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望材料具有优良的综合性能。如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力,又要求其耐化学腐蚀、耐高温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小,则需要高导热性的绝缘材料。近几十年来,高分子材料的应用领域不断拓展,用人工合成的高分子材料代替传统工业中使用的各种材料,特别是金属材料,已成为世界科研努力的方向之一。在导热材料领域,纯的高分子材料一般是不能胜任的,因为高分子材料大多是热的不良导体(见表2 )。

在塑料工业中,导热塑料最大和最重要的应用是替代金属和金属合金制造热交换器[3]。它可以代替金属应用于需要良好导热性和优良耐腐蚀性能的环境,如换热器、太阳能热水器、蓄电池的冷却器等。电子电器工业也是应用导热塑料较多的一个领域,主要用来制造要求较高的导热电路板。另外在用作输送、盛装、封闭、装饰、埋嵌等材料,以及满足某些制品在固化时的尺寸稳定性的要求方面也有应用。

在橡胶工业中,关于导热橡胶制品的研究开发,重点集中在以硅橡胶和丁腈橡胶为基质的领域内,用于制造与电子电气元件接触的橡胶制品,既提供了系统所需要的高弹性、耐热性,又可以将系统的热量迅速传递出去。如具有良好导热性和电绝缘性能的橡胶可以用于电子电器元部件的减震器;事实上,许多橡胶制品都在动态情况下使用,由材料的形变滞后效应所造成的体系温升经常是很高的,从而使得材料的动态疲劳性能下降。以往人们总是研究怎样从配方上降低橡胶材料的动态生热,而没有很好地研究胶料本身导热性好坏及怎样进一步提高的问题。

在粘合剂工业中,随着电子元器件和电子设备向薄轻小方面发展,对于用作封装和热界面材料的导热粘合剂尤其是导热绝缘粘合剂的需求越来越高。散热在电子工业中是一个至关重要的问题。比如对于电子元器件,如果热量来不及散除将导致其工作温度升高,这样不仅会降低其使用寿命而且也将大大降低它的稳定性。

如上所述,绝大多数高分子材料本身属于绝热性材料。要想赋予高分子材料优良的导热性,主要是通过共混(熔体共混和溶液共混等)方法在高分子材料中填充导热性能好的填料。这样得到的导热材料有价格低廉、易加工成型等优点。

二、导热高分子材料的制作

高分子材料是以高导热性的金属或无机元素为导热介质,将其注入各类金属(或非金属)管状、夹层板腔内,经密封成形后,形成具有导热性能的元件。在各种工况下,导热元件内的导热介质受热激发产生动能而运动、振动,并伴随有化学、物理变化,将热能快速激发并呈波状快速传递,这样高速运动的粒子流载着大量的热能,传到冷端放热,冷却后又恢复常态回到加热段继续吸热而传导。在整个传热过程中,元件的表面呈现出热阻趋于零的特征。这样得到的导热材料价格低廉、易加工成型,经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域。

三、导热的基本概念

当物体的温度不均匀时,热能将从高温部分传播到低温部分,使整个物体的温度趋于一致,这种现象称为热传导。若物体中存在温度梯度dTdx,则单位时间通过垂直于温度梯度方向的单位面积的热能dQdt,与温度梯度成正比。

即dQdt= -κdTdx (1)

式中,负号表示热流与温度梯度方向相反。κ称为导热系数,它是衡量物体导热性能的物理量。热能传输不是沿着一条直线从物体的一端传到另一端,而是采用扩散形式。热能的荷载者包括电子、光子和声子。对于绝大多数固体物质,热能荷载者是电子和声子。所以,物体的总导热系数为:κ=κe+κs(2)，对于完整的晶体电子的导热系数为:κe=13vflfcev (3)，声子的导热系数为:κs=13v-lcv (4)，式中,v-为声子平均速度,l为声子的平均自由程,cv为声子的热容。对于大多数聚合物,它们都是饱和体系,无自由电子存在,所以热传导主要是晶格振动的结果,即热能荷载者是声子,其导热系数由(4)处理。

四、导热高分子的导热机理

本文主要简单介绍了填充型导热高分子复合材料的导热机理。

导热高分子复合材料的导热性能最终是由高分子基体和高导热填充物综合作用决定的。作为导热高分子复合材料的填充物无论是以粒子还是以纤维形式,其自身的导热性都远大于基体材料的导热性,当填充量比较小时,彼此能够均匀的分散在体系中,它们之间没有接触和相互作用。此时填料对于整个体系的导热性的贡献不大,但是当填料量达到一定程度时,填料之间开始有了相互作用,在体系中形成了类似链状和网状的形态,称为导热网链。这样,当这些导热网链的取向方向与热流方向平行时,就会在很大的程度上提高体系的导热性。这就类似于一个简单的电路,当两个不同阻值的电阻并联在一起时,在一定的电压下,阻值越小的电阻对于电路中总电流的贡献越大。体系中基体和填料可以分别看作为两个热阻,显然基体本身的导热性很差使相应的热阻就很大,而填料自身的热阻是非常小的,但是体系中如果在热流方向上形不成导热网链,这使得基体热阻和填料热阻之间

是串连的关系,因此在热流方向上的总热阻是很大的,最终导致体系的导热性较差。而当热流方向上形成导热网链之后,填料形成的热阻大大减小,基体热阻和填料热阻之间有了并联关系,这样导热网链对于整个体系导热性起了主导地位而大大提高了体系的导热性。

五、高分子材料的优势

1)启动迅速,导热速度快。自元件一端加热,数秒钟就可将热量传递到另一端。

2)热阻小,均温性好。当量导热系数为3.2×106/M·℃,是白银的7 000余倍。沿传热元件轴向温差趋于零,这样可使元件的表面温度基本保持一致。

3)传热能力大。轴向热流密度8.6MW/m2,径向热流密度45MW/m2。

4)适用温度范围广。工质工作温度范围在60℃~1 000℃;元件工作温度范围可达材料使用温度极限。

5)与材料相容性好。与工程常用金属材料如钢、铜和铝等材料相容性好,不易产生不凝性气体,可有效延长元件使用寿命。

6)操作压力低。传热元件在270℃时内腔工作压力仅为0.9MP,不易产生爆管。

7)工质寿命长。传热工质用高温老化方式检验寿命11万h。

8)适用于高寒地区。环境温度低于0℃时不会发生冻裂现象,冬季设备停工时,不需要考虑管子的保温和防冻。

9)使用行业面广。已在多种类型的换热器如空气预热器、省煤器、余热器和太阳能热水器等设备中使用。

六、高分子材料的发展前景

综上所述,导热高分子材料从基础理论到产品开发等各方面都是高分子材料研究的重要内容之一。特别是20世纪90年代以来,导热高分子复合材料导热系数预测的数学模型研究取得了一定进展,纳米复合技术的引入为导热高分子材料研究提供了新的机遇和挑战。但是,导热高分子材料的研究仅局限于简单的共混复合,所得材料的导热系数还不高,高导热聚合物本体材料和复合材料在导热机理、应用开发等方面的研究远不如导电材料研究深入,导热系数预测理论局限于复合材料各组分导热系数的经验模拟,缺乏导热机理的理论支持。所以,纳米导热填料的研究和开发;聚合物树脂基体的物理化学改性;聚合物基体与导热填料复合新技术的研究和开发;聚合物复合材料导热模型的建立,导热机理(特别是聚合物基体与导热填料界面的结构与性能对材料导热性能的影响及导热通路的形成等)的研究;探索高导热本体聚合物材料的制备途径等应成为导热高分子材料研究的方向。导热高分子材料研究必将为高技术的发展奠定重要基础。

导热高分子材料的热传导技术在我国的应用开发目前刚刚起步,在各个领域中的应用还需进一步拓展。除在石油、化工、冶金、电力、建材等行业中的烟气与空气、烟气与其他流体等主要热交换形式中得到广泛应用,并在计算机、音响等电子、电器散热系统中得到使用。在新的世纪内,用无机热传导技术将各行业的热能合理利用起来,推动企业的技术进步,提高企业热能的利用率,带动大批民用产品的发展,回收更多的绿色能源,为我国的建设服务。

导热高分子材料的发展历程(精)

导热高分子的发展历程 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日

发展历程 1聚苯胺在19世纪中叶首次由Henry Letheby描述，他研究了苯胺在酸性介质中的电化学和化学氧化产物。他指出，还原形式是无色的，但氧化形式是深蓝色。第一高导电性有机化合物是电荷转移络合物。在20世纪50年代，研究人员报告说，多环芳族化合物与卤素形成半导电电荷转移络合盐。在1954年，贝尔实验室和其他地方的研究人员报告了有机电荷转移络合物，电阻率低至8欧姆- 厘在20世纪70年代初，研究人员证明四硫富瓦烯的盐显示几乎金属导电性，而超导性在1980年被证明。关于电荷转移盐的广泛研究继续今天。虽然这些化合物在技术上不是聚合物，但这表明有机化合物可以携带电流。虽然有机导体以前间歇性讨论，该领域特别通过预测的超导性BCS理论发现后激发。1963年澳大利亚人B.A.博尔托Weiss及其同事报道了电阻率低至1欧姆·厘米的聚吡咯衍生物引用了类似的高电导率氧化聚乙炔的多个报道。除了电荷转移复合物（其中一些是偶数超导体）的显着例外之外，有机分子先前被认为是绝缘体或者最好是弱导电半导体。随后，DeSurville和同事报道了在聚苯胺中的高导电性。同样，在1980年，Diaz和Logan报道了可用作电极的聚苯胺膜。 尽管大多数在小于100纳米的量子领域中操作，但“分子”电子过程可以在大规模上集体表现。示例包括量子隧道效应，负电阻，声子辅助跳跃和极化子。1977年，Alan J. Heeger，Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa报道了氧化碘掺杂聚乙炔的相似的高电导率对于这项研究，他们被授予2000年诺贝尔化学奖“用于发现和发展导电聚合物”。自20世纪80年代后期以来，有机发光二极管（OLED）已经成为导电聚合物的重要应用。 1维基百科

生活中的高分子材料

生活中的高分子材料 【摘要】 高分子应用在生活中各个地方，塑料便是应用较为广泛。塑料在生活起重大作用，但是也给环境带来了危害。如何解决由塑料制品所造成的白色污染时全人类共同面临的问题。目前，在诸多的解决方案中，开发可降解塑料成为全球瞩目的热点。 【正文】 高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。 高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。 高分子材料的结构特征 高分子材料的高分子链通常是由成千上万个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 高分子材料按其来源可分为：天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天

导热高分子材料

导热高分子材料 一、概述 传统的导热物质多为金属如Ag, Cu, Al和金属氧化物如Al2O3, MgO, BeO以及其它非金属材料如石墨,炭黑,Si3N4,AlN。随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望材料具有优良的综合性能。如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力,又要求其耐化学腐蚀、耐高温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小,则需要高导热性的绝缘材料。近几十年来,高分子材料的应用领域不断拓展,用人工合成的高分子材料代替传统工业中使用的各种材料,特别是金属材料,已成为世界科研努力的方向之一。在导热材料领域,纯的高分子材料一般是不能胜任的,因为高分子材料大多是热的不良导体(见表2 )。 在塑料工业中,导热塑料最大和最重要的应用是替代金属和金属合金制造热交换器[3]。它可以代替金属应用于需要良好导热性和优良耐腐蚀性能的环境,如换热器、太阳能热水器、蓄电池的冷却器等。电子电器工业也是应用导热塑料较多的一个领域,主要用来制造要求较高的导热电路板。另外在用作输送、盛装、封闭、装饰、埋嵌等材料,以及满足某些制品在固化时的尺寸稳定性的要求方面也有应用。 在橡胶工业中,关于导热橡胶制品的研究开发,重点集中在以硅橡胶和丁腈橡胶为基质的领域内,用于制造与电子电气元件接触的橡胶制品,既提供了系统所需要的高弹性、耐热性,又可以将系统的热量迅速传递出去。如具有良好导热性和电绝缘性能的橡胶可以用于电子电器元部件的减震器;事实上,许多橡胶制品都在动态情况下使用,由材料的形变滞后效应所造成的体系温升经常是很高的,从而使得材料的动态疲劳性能下降。以往人们总是研究怎样从配方上降低橡胶材料的动态生热,而没有很好地研究胶料本身导热性好坏及怎样进一步提高的问题。 在粘合剂工业中,随着电子元器件和电子设备向薄轻小方面发展,对于用作封装和热界面材料的导热粘合剂尤其是导热绝缘粘合剂的需求越来越高。散热在电子工业中是一个至关重要的问题。比如对于电子元器件,如果热量来不及散除将导致其工作温度升高,这样不仅会降低其使用寿命而且也将大大降低它的稳定性。 如上所述,绝大多数高分子材料本身属于绝热性材料。要想赋予高分子材料优良的导热性,主要是通过共混(熔体共混和溶液共混等)方法在高分子材料中填充导热性能好的填料。这样得到的导热材料有价格低廉、易加工成型等优点。 二、导热高分子材料的制作

高分子材料和复合材料导学案

高分子材料和复合材料 导学案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第三单元高分子材料和复合材料 编写：王飞审核：何一位作业等第：_______ 班级：________姓名：____________批改日期：_______ 【学习目标】 了解有机高分子材料的分类，认识塑料、纤维、橡胶、功能高分子材料的区别； 【课堂导学】 1、塑料的主要成分是，具有、、、、等优点；塑料按性能和用途可分为、、；按受热情况可分为、。 2、纤维可以分为那两大类： 3、区分不同纤维的常见方法是: 4、橡胶的分类： 5、天然橡胶的主要成分它为分子； 缺点是：；为了改变特性常常要经过处理；使得分子结构变为 6、常见的高分子材料有： 7、复合材料是指： 其优点是： 常见的复合材料有： 二、课堂探究 1．随着社会的发展，复合材料逐渐成为一类新的有前途的发展材料，目前，复合材料最主要的应用领域是( )。 A．高分子分离膜 B．人类的人工器官 c．宇宙航天工业 D．新型药物 2、下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是（） A 聚乙烯塑料 B 聚氯乙烯塑料 C 酚醛塑料 D 聚苯乙烯塑料 3、下列有关高分子化合物的叙述正确的是( )。 A．高分子化合物极难溶解 B．高分子化合物依靠分子间作用力结合，材料强度均较小 C．高分子均为长链状分子 D．高分子材料均为混合物 三、课堂笔记

【巩固反馈】 1．橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化处理，即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应。橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是() A．橡皮筋B．汽车外胎 C．普通气球 D．医用乳胶手套 2、物质不属于天然高分子化合物的是( ) A. 淀粉 B. 纤维素 C. 塑料 D. 蛋白质 3下列各物质属于高分子化合物的是( )。 A.葡萄糖 B．硬脂酸甘油酯 C．TNT I)．酶 4下列原料或制成的产品中。若出现破损不可以进行热修补的是( )。 A．聚氯乙烯凉鞋 B．电木插座 C．聚丙烯材料 D．聚乙烯塑料膜 5离分子材料与一般金属材料相比，优越性是( )。 A．强度大 B.电绝缘性能好 C．不耐化学腐蚀 D．不耐热 6、材料科学、能源科学、信息科学是二十一世纪的三大支柱产业。在信息通信方面，能同时传输大量信息，且具有较强抗干扰能力的材料是( )。 A．光导纤维 B．塑料 C．合成橡胶 D．合成纤维 7、“空对空”响尾蛇导弹头部的“红外眼睛”，能分辨出0C的温差变化，它是由热敏陶瓷材料和热释电陶瓷材料做成的。下列叙述中不正确的是( )。 A．“红外眼睛”对热非常敏感 B．“红外眼睛”的热目标是敌机发动机或尾部喷口高温区 C.“红外眼睛”的电阻值随温度明显变化

导热高分子影响热导率因素(精)

导热高分子 影响热导率的因素 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日

1.影响热导率的因素 1.1树脂基体 虽然有聚乙炔、聚亚苯基硫醚、聚噻吩等本征型导电、导热高分子材料，但绝大多数高分子材料本身属于绝热材料。赋予其优异的导热性的主要途径是通过共混(如机械共混、熔体共混或溶液共混等)的方法在高分子材料中填充导热性能好的填料，从而得到导热性能优良、价格低廉、易加工成型的导热高分子材料。表1是一些材料的热导率： 1.2导热填料 1.2.1填料的种类及填充量 填料主要包括金属填料和非金属填料。填料的种类不同，其导热机理、热导率及适用范围也不同。一般来说，在特定条件下，填充量越大，导热效果越好

1.2.2.填料的尺寸 填料填充复合材料的热导率随粒径增大而增加，在填充量相同时，大粒径填料填充所得到的复合材料热导率均比小粒径填料填充的要高。但是，导热填料经过超细微化处理可以有效提高其自身的导热性能;譬如在丁苯橡胶中分别添加纳米氧化铝或微米氧化铝，在相同填充量下，发现纳米氧化铝填充丁苯橡胶的热导率和物理力学性能均优于微米氧化铝填充的丁苯橡胶，且丁苯橡胶的热导率随着氧化铝填充量的增加而增大。 1.2.3.填料的形状 分散于树脂基体中的填料可以是粒状、片状、球形、纤维等形状，填料的外形直接影响其在高分子材料中的分散及热导率。在相同的情况下，热导率最低的是粉状，其次是纤维，最高的则是以晶须形态填加的复合材料。 1.2.4.基体与填料的界面 导热高分子复合材料是由导热填料和聚合物基体复合而成的多相体系，在热量传递(即晶格振动传递)过程中，必然要经过许多基体一填料界面，因此界面间的结合强度也直接影响整个复合材料体系的热导率。 基体和填料界面的结合强度与填料的表面处理有大关系，取决于颗粒表面易湿润的程度。这是因为为填料表面润湿程度影响填料与基体的粘结程度、基体与填料界面的热障、填料的均匀分散、填料的加入量等一些直接影响体系热导率的因素。增加界面结合强度能提高复合材料的热导率。表面处理剂的加入既可以改善填料的分散能力，又可以减少硅橡胶受外力作用时填料粒子与基体间产生的空隙，减少应力集中导致的基体破坏。 表面处理剂对热导率的影响应该是“桥联”和“包覆”共同作用的结果。一方面，其“桥联”作用改善了填料与基体的界面相容性，减少了界面缺陷及可能

导热高分子的概述(精)

导热高分子材料的概述 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日

1.概述 1.1概念 指具有较高导热系数的高分子材料，固体中传导热量的载体包括电子、声子、磁激发和电磁辐射等；从本质上讲，绝大多数聚合物的导热性能与无机材料相比均不理想。 1.2发展历程 1聚苯胺在19世纪中叶首次由Henry Letheby描述，他研究了苯胺在酸性介质中的电化学和化学氧化产物。他指出，还原形式是无色的，但氧化形式是深蓝色。第一高导电性有机化合物是电荷转移络合物。在20世纪50年代，研究人员报告说，多环芳族化合物与卤素形成半导电电荷转移络合盐。在1954年，贝尔实验室和其他地方的研究人员报告了有机电荷转移络合物，电阻率低至8欧姆- 厘在20世纪70年代初，研究人员证明四硫富瓦烯的盐显示几乎金属导电性，而超导性在1980年被证明。关于电荷转移盐的广泛研究继续今天。虽然这些化合物在技术上不是聚合物，但这表明有机化合物可以携带电流。虽然有机导体以前间歇性讨论，该领域特别通过预测的超导性BCS理论发现后激发。1963年澳大利亚人B.A.博尔托Weiss及其同事报道了电阻率低至1欧姆·厘米的聚吡咯衍生物引用了类似的高电导率氧化聚乙炔的多个报道。除了电荷转移复合物（其中一些是偶数超导体）的显着例外之外，有机分子先前被认为是绝缘体或者最好是弱导电半导体。随后，DeSurville和同事报道了在聚苯胺中的高导电性。同样，在1980年，Diaz和Logan报道了可用作电极的聚苯胺膜。 尽管大多数在小于100纳米的量子领域中操作，但“分子”电子过程可以在大规模上集体表现。示例包括量子隧道效应，负电阻，声子辅助跳跃和极化子。1977年，Alan J. Heeger，Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa报道了氧化碘掺杂聚乙炔的相似的高电导率对于这项研究，他们被授予2000年诺贝尔化学奖“用于发现和发展导电聚合物”。自20世纪80年代 1维基百科

导热高分子材料的研究

导热高分子材料的研究 发表时间：2019-04-28T15:21:01.220Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：姜琳琳 [导读] 摘要：随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料提出了新的要求，希望其具有优良的综合性能，本文介绍了导热高分子材料的作用原理及导热高分子材料的导热性能的影响因素，对导热高分子材料进行了一定的研究，并提高导热高分子材料的途径，使得导热高分子材料具有了更大的进步和发展。 摘要：随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料提出了新的要求，希望其具有优良的综合性能，本文介绍了导热高分子材料的作用原理及导热高分子材料的导热性能的影响因素，对导热高分子材料进行了一定的研究，并提高导热高分子材料的途径，使得导热高分子材料具有了更大的进步和发展。 关键词：导热高分子材料；研究；作用原理；影响因素 0 引言 随着科技水平与日俱增，伴随我们生活的日新月异的变化，导热高分子材料的具体实践已经渗透进入了技术领域的方方面面。由于其具备特殊的性能，而被广泛投入到生产生活中。目前随着科学技术的进步，导热高分子材料的研究取得了一定的成果，在基本理论方面聚合物导热的概念、导热机理、导热系数以及影响其导热性能的因素都进行了深入的研究，并且在导热高分子复合材料的选择以及复合技术方面的研究也有了长足的进展。 1 导热高分子材料的作用原理 不同材料的导热机理是不同的，当晶体受热时，组成晶体的粒子产生热运动，从而表现出导热性能。填充的导热物质以及高分子基体是决定导热高分子材料自身性能的主要因素。对于导热高分子而言，所呈现出的特殊晶体结构，是其导热性能的重要基础，如果晶体结构被破坏，则意味着高分子材料的导热性能不复存在。在导热高分子材料中，填充物的导热性能往往会明显高于高分子基体的导热性能，所以，填充材料是导热高分子材料必不可少的组成部分。在填充材料的具体使用过程中，如果物质的填充量较少，那么粒子材料之间的空隙会比较大，空气的导热性能远低于高分子材料，所以此时高分子材料的导热性能相对较弱。而如果填充材料的数量较多，则意味着物质粒子之间的空隙减小，则很容易形成导热链，此时高分子材料的导热性能明显增强。 2 导热高分子材料的导热性能的影响因素分析 2.1 温度影响因素 温度对导热高分子材料导热性能的影响是非常复杂的，总体来讲是导热系数随着温度的升高而增大，不同材料变化规律之间会相差很多。温度对非晶聚合物 导热性能的影响呈现出曲线状态，在高于100K的温度区域内，导热系数随着温度的升高而增大，在超过一定温度后，导热系数会随着温度的升高而下降，在更高的温度时导热系数与温度的关系比低温状态时表现的要平缓，在5-15K温度范围时，导热系数与温度无关。温度对结晶聚合物的导热性能的影响是导热系数随着温度的升高而增大在达到最大值时然后开始出现逆转，在低于10K的温度范围时，导热系数开始随着结晶度的增加而下降。 2.2 取向影响因素 高分子材料的拉伸取向对其导热性能的影响也是很大的，非晶聚合物中包含非晶玻璃聚合物和非晶弹性体，它们在拉伸过程中使分子链拉伸取向增多，导热系数沿拉伸方向的增多而降低。拉伸取向对结晶聚合物导热性能的影响更加复杂，多年来经过科学家的不断实验与研究，实验结果证明了结晶完整的聚合物导热性能更强。 2.3 其他影响因素 研究人员发现高分子材料中的分子结构参数、交联程度、辐射剂量和流体静压力都对导热性能也存在着一定的影响，导热系数会随着分子链支链的增加而急剧减小，随着交联剂用量的增大而增大，随着辐射剂量的增大结晶度降低熔体导热系数增大而使聚合物导热系数减小，而流体静压力增强时，高分子聚合物的体积减小从而导热系数增大。 3 导热高分子材料的研究 3.1 导热塑料 导热塑料是一种导热高分子材料，其在绝缘方面也起到重要作用。树脂是制作导热塑料的基本原料，其优势体现在于隔离发电体，从基础上建立材料本省与绝缘器之间的关联。关于填充物的一些特性，金属氧化物通常被设计人员当做填充主体物质，并向其中掺加部分金属氮化物，从而时导热塑料的稳定性增加。试验中显示，填充物的主要作用是增加导热塑料中的纤维量，并与其融合成新型复合形态的导热器。填充物的多少也影响着导热材料的稳定性，对其比例进行合理安排。在填充物的材料选择上，我们应避免使用金属粉，因为金属会加大导热材料的导电性。要想充分发挥导热材料的作用，在材料上选择树脂，并对填充物合理安排，必将通过这种方式来实现。 3.2 导热橡胶 导热橡胶广泛应用于航天、航空、电子、电器领域中需要散热和传热的部位，同时也可起到绝缘、减震的作用。在橡胶工业中，一般从加工和使用两个角度来考虑导热性问题。在加工过程中，对导热性的研究主要是针对厚橡胶制品硫化均匀性这个问题。这种研究目前还仅限于提供了一些结论，并没有取得令人满意的实际成果。其中，关键是缺乏既能提高硫化时橡胶的导热性，同时不降低其性能的技术手段和配合剂。通常导热橡胶是以硅橡胶或硅树脂为基材，填充Al2O3，AlN，BN，TiO2等导热填料，以适应不同场合的需要。其具有良好的导热性能，目前针对这一类型导热橡胶的研究也比较多。 3.3 导热胶粘剂 导热胶粘剂作为导热高分子材料的一种，可以将导热胶黏剂进一步分成绝缘导热胶黏剂和非绝缘导热胶黏剂，研究人员表明，在导热胶黏剂制作过程中，如果将导热填充物进行固化，则可以明显提升导热高分子材料的导热性能。如果将碳纤维作为填充物添加到粘接剂中，则可以明显提高粘接剂的导热性能，在现实社会中，这一类粘接剂主要被用于散热板以及半导体封装材料中 4 提高导热高分子材料的途径 充分发挥导热高分子材料的作用，其基础是选择合适的基本材料。在生产过程中，高分子材料本身的优势就比较大，其导热性与材料的高效利用，在性能方面为生产提供更多方便，实际的操作加工中，高分子材料比以往的传统材料更加方便。可见在基体材料的选择上会

导热高分子材料的研究与应用

导热高分子材料的研究与应用范晨皓化学工程与工艺三班20060300305 摘要:总结了影响高分子材料导热性能的因素; 阐述和分析了导热性填料种类、温度、结 晶度、分子链取向、密度和湿度对导热性高分子材料热导率的影响。介绍了金属材料、非金 属材料、高分子材料的导热机理, 以及导热填料搀杂高分子材料的导热理论模型。综述了各 种高导热填料的研究进展和它们在导热高分子材料中的应用情况。最后提出了导热高分子材 料的研究方向。 关键词：高分子材料; 热导率; 影响因素; 填料; 温度; 结晶度；应用 Abstract: Summed up the impact of polymer material properties of thermal conductivity of the factors; and analysis on the thermal conductivity of the type of filler, temperature and crystallinity, molecular chain orientation, density and humidity on the thermal conductivity polymer thermal conductivity. Introduced metal materials, non-metallic materials, the thermal conductivity of the polymer mechanism of polymer mixed with filler and the thermal conductivity of the material model. A variety of high thermal conductivity Summary of the research and fill them in the thermal conductivity of the polymer application. Finally, the thermal conductivity of the polymer research. Key word:Polymer; thermal conductivity; factors; filler; temperature; crystallinity; Application 近些年来,随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望其具 有优良的综合性能,如用于化工生产和废水处理的热交换器既需要具有导热能力,又要求耐化 学腐蚀、耐高温;在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路 的体积成千成万倍地缩小则需要高导热性的绝缘材料。传统的导热材料多为导热性较好的金 属材料,但金属材料不耐腐蚀,使其在某些领域的应用受到限制。目前采用的合金技术和防腐 涂层技术虽然提高了金属的抗腐蚀能力,却大大降低了其导热性。高分子材料具有优良的耐 腐蚀性能和力学性能,因而人们逐渐用其来代替传统金属材料,但纯的高分子材 料一般是不能胜任的,因为高分子材料大多是热的不良导体(见表1) [1 ,2 ] 。 表1 几种塑料的热导率 Tab. 1 Thermal conductivity of some kinds of plastics W·(m·K) - 1 材料PE2LD PE2HD PVC PP PS PTFE PMMA Nylon 热导率0. 33 0. 44 0. 16 0. 24 0. 08 0. 27 0. 75～0. 25 0. 25 制造具有优良综合性能的导热材料一般有两种途径[3 ] :第一,合成具有高热导率的结构聚合物;第二,在聚合物中填充高导热性的填料,制备导热复合材料。其中第二种方法比较常见,一般 都是用高导热性的金属或无机填料对高分子材料进行填充。这样得到的导热材料价格低廉、

高分子复合材料的性能特点

高分子复合材料的性能特点 陈金鹏 （河北工业大学材料科学与工程学院，材料物理与化学国家重点学科，天津）摘要：简单介绍了稀土/高分子复合材料，磁智能材料，聚合物基纳米复合材料，导电高分子复合材料，磁性纳米高分子复合材料等几种高分子复合材料的性能和特点，以及对它们的制作方法做了简单的介绍。 关键词：高分子复合材料，纳米材料，特性 The performance characteristics of polymer composite materials Chen jin peng （College of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin, China ） Abstract: Introduced several the performance and characteristics of the rare earth/polymer composite material l, magnetic intelligent materials, polymer nanocomposites, conductive polymer composite material, magnetic nano polymer composite macromolecule composite materials, and their production methods do briefly introduced. Key words：Polymer composite materials, Nano materials, characteristics 1.1稀土/高分子复合材料 在高分子材料科学发展过程中，兼备高分子材料质轻、高比强度、易加工、耐腐蚀的优点，同时又具有光、电、磁、声等性能的特种高分子复合材料备受推崇。稀土因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性，这些特性是人们制备稀土/高分子复合材料强烈的技术和应用的驱动力。在简单掺混型稀土/高分子复合材料的制备过程中,研

导热高分子材料应用

导热高分子材料应用 摘要：综述了各种高导热填料的研究进展和它们在导热高分子材料中的应用。最后提出了导热高分子材料的研究方向。 关键词：石墨导热材料导热绝缘胶粘剂导热节能胶粘剂 传统的导热物质多为金属如Ag、Cu、A l和金属氧化物如A l2O3、MgO、BeO以及其它非金属材料如石墨、炭黑、Si3N4、A lN。部分材料的热导率见图一。另据报道导电有机物质包括聚乙炔、聚亚苯基硫醚、聚噻吩等也具有良好的导热性。用导电性有机物质作填料可以改善材料的相容性、加工性、导热性能,并可以减小材料的密度,且导电有机物质在不纯的情况下将成为绝缘体。 随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望材料具有优良的综合性能。如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力,又要求其耐化学腐蚀、耐高温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小,则需要高散热性的导热绝缘材料。 近几十年来,高分子材料的应用领域不断拓展，用人工合成的高分子材料代替传统工业中使用的各种材料,特别是金属材料,已成为世界科研努力的方向之一。由于高分子材料大多是热的不良导体(见图二,为了制造具有优良综合性能的导热材料,一般都是用高导热性的金属或无机填料对高分子材料进行填充。这样得到的导热材料价格低廉、易加工成型,经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域。 1.石墨导热材料 换热器是化工、制药、食品、能源等工业部门广泛应用的通用设备。碳钢和不锈钢导热性很好,然而在特定的情况下,特别是有腐蚀性化学物质时,则不能适应要求。高分子材料虽然化学稳定性优异,但热导率较低。用石墨作为导热填料以改性酚醛树脂为粘结剂制成酚醛/石墨导热塑料,既保留了塑料优异的耐腐蚀性能,又有与金属相近的导热性能。 上图显示出石墨含量对热导率的影响,所用石墨的热导率为134W /(m K),而改性酚醛树

高分子复合材料现状及发展趋势

高分子复合材料现状及发展趋势 8090216 王健敏 摘要：本文概述了高分子复合材料近年来的最新发展状况以及未来的发展趋势。针对不同的高分子复合材料，文章分别简要概括了液晶高分子复合材料、纳米高分子复合材料以及导热高分子复合材料这三种目前发展最为迅猛的高分子复合材料各自的发展状况。通过相关文献所报导的对于复合机理或者是具体应用上的报导，可以得知高性能、高功能、合金化、精细化、智能化的高分子复合材料是未来材料发展的主要方向之一。 关键词：液晶高分子复合材料、纳米高分子复合材料、导电高分子复合材料 21世纪是科技迅猛发展的时代，随着科学技术的发展，人们对聚合物材料的应用性能的要求日益提高，仅由合成法制备新的聚合物越来越难以满足要求的应用性能，而高分子复合材料所表现出来的优异性能引起了科学家的极大关注。高性能、高功能、合金化、精细化、智能化的高分子复合材料将在21世纪发挥出巨大的作用和无限的生命力。目前，高分子复合材料主要有高分子液晶复合材料、高分子纳米复合材料等。另外由于导热高分子复合材料的用途广泛及应用价值巨大，因此将它单独列为一类。随着科学技术的发展，这几类高分子复合材料都得到了长足的发展，下面将分别介绍各种高分子复合材料的发展状况。 1、高分子液晶复合材料

自从1888年奥地利植物学家F. Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后[1] , 人们对液晶材料的探索就从未停止。在1966年Dopont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fi2bre B后,高分子液晶走向了工业化道路。至本世纪,高分子液晶的研究已成为高分子学科发展的一个重要方向。液晶高分子当前的发展趋势是：降低成本；发展液晶高分子原位材料；开发新的成型加工技术和新品种；发展功能液晶高分子材料。目前，关于热致液晶高分子的原位复合是液晶高分子复合领域的一大热点。 原位复合材料是以热塑性树脂为基体, 热致液晶高分子为增强剂, 利用热致液晶聚合物易于自发取向成纤维或带状结构的特点, 在共混熔融后拉伸或注射成型时, 体系中的分散相TLCP 在合适的应力作用下取向形成微纤结构, 由于刚性分子链有较长的松弛时间,在熔体冷却时能被有效地冻结或保存在T P 基体中, 从而形成一种自增强的微观复合材料, 即热致液晶原位复合材料[2]。热致液晶高分子( TLCP) 具有高强度、高模量和自增强性能, 杰出的耐高温和冷热交变性能, 优异的阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、阻隔性和成型加工性能, 线胀系数和摩擦系数小, 尺寸稳定性高, 抗辐射、耐微波、综合性能十分优异, 被誉为超级工程材料。 据相关报道，由于碳纳米管( CNT ) 具有卓越的力学、热学、电学等理化性能, 因而广泛用于高分子复合材料改性, 由于长径比较大,只需添加极少的CNT, 就可以显著改善高分子基体的性能[3]，国内外学者对以各种聚合物为基体的CNT /聚合物纳米复合材料进行了广

导热高分子材料

导热高分子复合材料的研究与应用 Advances in Study of Thermal Conducting Polymers Composites and Their Application 马传国，容敏智，章明秋 (1中山大学，教育部聚合物复合材料和功能材料重点实验室，广州510275 2中山大学，材料科学研究所，广州510275) M A Chuan—guo 。RONG M in—zhi 。ZHANG M ing—qiu (1 Key I aboratory for Polymeric Composite& Functional Materials of Ministry of Education of China，Zhongshan University，Guangzhou 510275，China； 2 M aterials Science Institute of Zhongshan University。Guangzhou 510275。China) 摘要：概述了导热高分子材料的应用开发背景．描述了近几年来导热塑料、胶粘剂和橡胶领域内的研究开发进展。简单阐述了导热高分子材料的导热机理并对如何设计高导热高分子复合材料提出了几点建议。 关键词：导热高分子材料；塑料；橡胶；胶粘剂；导热填料 中围分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001—4381 (2002)07—0040—06 Abstract：The background of application and search of thermal conducting polymers was reviewed．The progress in the study of thermal conductive plastics、rubbers and adhesions in recent years were described，thermal conducting mechanism of polymer composites was commented and several pieces of advice were given to obtain effective thermal conductive polymer composites． Key words：thermal conducting polymer；rubber；plastic；adhesion；thermal conducting fillers 传统的导热物质多为金属如Ag，Cu，Al和金属氧化物如Al：O。，MgO，BeO 以及其它非金属材料如石墨，炭黑，Si。N ，AlN。部分材料的热导率见表1[1]。另据报道导，电有机物质包括聚乙炔、聚亚苯基硫醚、聚噻吩等也具有良好的导热性，且用导电性有机物质作填料可以改善材料的相容性、加工性、导热性能，并可以减小材料的密度，且导电有机物质在不纯的情况下将成为绝缘体L2 表 1 一些金一和金一氧化物的导热系数 Table 1 Thermal conductivity of metals and metallic oxides 材料x／(W ·ITI—I·K一‘) 材料x／(W ·ITI—I·K一‘) Ag 4l7 BeO 2l9 Al 190 M gO 36 Ca 380 Alz03 30 M g l03 CaO l5 Fe 63 Ni0 l2 Cu 398 A lN 320 AU 3l5 SiC 270 随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材 料提出了新的要求，希望材料具有优良的综合性能。 如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力，又要求其耐化学腐蚀、耐高 温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速 发展，电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小， 则需要高导热性的绝缘材料。近几十年来，高分子材 料的应用领域不断拓展，用人工合成的高分子材料代 替传统工业中使用的各种材料，特别是金属材料，已 成为世界科研努力的方向之一。在导热材料领域，纯

高分子材料未来与发展前景

高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、水泥、金属而言是后起之秀，但其发展的速度及应用的广泛性却远远超过了许多传统材料，在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色，已成为工业、农业、国防和科技等领域的重要材料，尤其是在开发新型替代能源、节约资源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术、生物技术一起，推动着社会的进步，今天，我将就高分子材料的发展历程及未来趋势做一个简单的概述。 说起高分子材料的发展历程，可能会比我们想象中要长远的多，最早关于高 分子材料的应用要追溯到几万年前人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起，奏响了一首久远流长的高分子之歌。 然而随着社会的发展，人类已经不满足于对这些材料的简单利用，相应的天 然高分子材料的改性和加工工艺应运而生，这其中比较具有代表性的是19 世纪中叶，德国人用硝酸溶解纤维素，然后纺织成丝或制成膜，并利用其易燃的特性制成炸药，但是硝化纤维素难于加工成型，因此人们在其中加入樟脑，使其易于加工成型，做成了之后闻名遐迩的“赛璐珞” 的塑料材料。再比如，橡胶的改性，早在11 世纪美洲的劳动人民已经在长期的生产实践中开始利用橡胶了，但当时橡胶制品遇冷就变硬，加热则发粘受温度的影响比较大。1839 年美国科学家发现了橡胶与硫磺一起加热可以消除上述变硬发粘的缺点，并可以大大增加橡胶的弹性和强度。通过硫化改性，有力的推动了橡胶工业的发展，因为硫化胶的性能比生胶优异很多，从而开辟了橡胶制品广泛应用的前景。同时，橡胶的加工方法也在逐渐完善，形成了塑炼、混炼、压延、压出、成型这一完整的加工过程，使得橡胶工业蓬勃兴起，一日千里的突飞猛进。 从二十世纪初开始，高分子材料进入了工业合成高分子的重要阶段，而合成 高分子的诞生和发展则是从酚醛树脂开始的。化学家们研究了苯酚与甲醛的反应，发现在不同的反应条件下可以得到两类树脂，一种是在酸催化下生成可融化可溶解的线型酚醛树脂，另一种则是在碱催化下生成的不溶解不熔化的体型酚醛树脂，这种酚醛树脂是人类历史上第一个完全靠化学合成方法生产出来的合成树

高分子材料和复合材料

第1课时高分子材料和复合材料 班级姓名 【学习目标】 1. 知道生活中常用有机高分子材料的化学成分及其重要性能 2. 认识高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响 3. 认识复合材料的结构，说出常见的复合材料及其应用 【重点难点】 1. 热塑性与热固性、天然纤维与化学纤维、天然橡胶与合成橡胶等概念的区别与联系 2. 复合材料的结构 【学习过程】 知识点一：塑料 活动一、阅读教材P101-104页相关内容，回答下列问题： 1. 有机高分子材料按性能和用途一般可分为哪些？ 2. 塑料的主要成分是什么？常见的合成树脂及添加剂有哪些？ 3. 为什么聚乙烯和聚氯乙烯塑料制品可以用加热的方法黏补，而酚醛树脂塑料制品不能用加热的方法黏补？ 4. 为什么聚乙烯塑料可制成食品保鲜袋或保鲜膜而聚氯乙烯塑料就不可以？ 5. 写出由乙烯生成聚乙烯化学反应方程式。 知识点二：纤维 活动二、认真阅读教材P106-108页相关内容后：对纤维进行分类，可分为哪几类？化学组成分别是什么？举例说明。 知识点三：橡胶 活动三、认真阅读教材P104-106页相关内容，回答下列问题： 1. 橡胶可分为哪几类？列举生活中常用的橡胶制品。 2. 天然橡胶的主要成分是什么？天然橡胶有何缺点？如何改进？ 3. 常用的合成橡胶有哪些？

知识点四：功能高分子材料复合材料 活动四、认真阅读教材P108-109页相关内容，回答下列问题： 1. 列举日常生活中常见的几种功能高分子材料。 2. 复合材料是由什么材料组成的？ 3. 列举生活中的复合材料，它们的组成分别是什么？ 【同步导练】 （）1. 从2008年6月1日起，我国禁止生产、销售、使用超薄塑料购物袋。下列对聚乙烯塑料叙述不正确 ．．．的是 A. 属于有机高分子材料 B. 大量使用会产生“白色污染” C. 生产原理符合“绿色化学”思想 D. 工业上通过乙烷加聚合成 （）2. CCTV《科技博览》报道，2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳。下列相关说法不合理的是 A. 二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的 B. 用工业废弃物二氧化碳生产塑料，有助于缓解温室效应 C. 二氧化碳塑料不能在空气中燃烧 D. 聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染 （）3. 下列物质的主要成分属于天然纤维素的是 A. 聚乙烯 B. 尼龙 C. 棉花 D. 涤纶 （）4. 不粘锅内壁涂有一薄层聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯商品名为“特氟隆”。下列关于聚四氟乙烯的说法中，不正确的是 A. 聚四氟乙烯的单体是四氟乙烯 B. 聚四氟乙烯能够承受高温而不发生任何变化 C. 聚四氟乙烯是一种含氟塑料 D. 聚四氟乙烯广泛应用于制冷工业、化学工业等。 （）5. 属于合成有机高分子化合物的是 A. 纤维素 B. 聚乙烯 C. 肥皂 D. 淀粉 （）6.下列物质的主要成分属于有机高分子材料的是 A. 聚丙烯 B. 新型陶瓷 C. 镁铝合金 D. 钢化玻璃 7. 塑料的主要成分是_________________，聚乙烯塑料的单体是_________________，写出由乙烯制聚乙烯的化学反应方程式_______________________________________。 8. 三大合成材料指的是_________________、_________________、__________________。 9. 橡胶是制造轮胎的重要原料，天然橡胶通过___________措施可增大强度和弹性。天然橡胶的主要成分是_________________。 10. 列举三种天然纤维_________________、_________________、_________________。 11. 复合材料通常由_________________和分散于其中的_________________组成的。列举一种复合材料________________________。

导热高分子材料研究进展

导热高分子复合材料的研究进展 摘要：主要介绍导热高分子复合材料的导热机理、开发及应用近况，结构型和填充型两类导热高分子复合材料的研究进展，并对进一步开发导热高分子复合材料提出展望和建议。 关键词：导热高分子导热机理本征型填充型复合材料 导热材料在各行业领域被广泛应用，可以说是最为常见的功能性材料之一。长期以来, 使用最多的导热材料为金属材料,但是随着科技日益发展需要,人们对导热材料提出了新的要求,希望材料具有优良的综合性能,如耐化学腐蚀、耐高温、优异的电绝缘性。传统的导热材料多为金属、金属氧化物以及非金属材料，其自身耐化学腐蚀性和电绝缘性差、加工成型成本高、力学性能不能满足实际需要等使其应用受到了限制。20世纪90年代发展起来的高分子材料，因其可被赋予优良的电绝缘性及良好的力学性能、耐化学腐蚀性和可靠的加工性能等，人们希望以高分子材料为基材制备新型导热材料。 而又由于大多数聚合物导热性能普遍较差，为了提高聚合物的热传导性能，可以制备具有结晶和高取向结构的聚合物材料，即合成本征型导热高分子材料；也可以向聚合物基体中添加导热填料来制备导热复合材料，即合成填充型导热高分子材料。制备结构型导热高分子材料加工工艺复杂，成本较高，且仅适用于少数聚合物，通常比较困难，但优点是可同时具备高导热性和其他优良性能；采用填充导热填料来制备导热高分子材料，制备工艺简单，投资成本低，缺点是要以牺牲力学及其它性能为代价，是目前制备导热高分子复合材料的主要方法。 1、导热机理 根据热动力学说，热是一种联系到分子、原子、电子等以及它们的组成部分的移动、转动和振动的能量。因此，物质的导热本身或机理就必然与组成物质的微观粒子的运动密切关联。不同状态的物质，其导热机理和导热能力都是不同的，然而所有的物质在所有的状态下，都是由物质内部微观粒子相互碰撞和传递的结果。大多数聚合物是饱和体系，无自由电子存在，分子运动困难，热传导主要是晶格振动的结果，声子是主要热能载荷者。。高分子自身的导热能力主要取决于结晶度、取向度、交联度、极性基团的数量和极性基团偶极化的程度, 另外也取决于分子内部的紧密结合程度。结晶高聚物的导热性与其结晶 度有关，增加聚合物的结晶度可提高其热导率。但由于聚合物链的无规缠结，使结晶度较低，有很大的非晶部分，因此，聚合物材料的导热性能更多地取决于含极性基团的多少和极性基团偶极化的程度。填充型导热高分子材料的热导率则主要取决于填料自身的导热能力、填料的形状、填充量、填料在基体中的分散程度和与基体界面的相互作用。 2、导热填料填充复合材料研究现状 导热填料主要分为两种:导热绝缘填料和导热非绝缘填料,前者主要用于电子元器件封装材料等对电绝缘性能有较高要求的场合, 后者则主要用于化工设备的换热器等对电绝缘性 能要求较低的场合。填料的类型、粒径大小及分布、填充量和填料与基体间的界面性能对复合材料的热导率都有影响。 2.1导热绝缘填料 导热绝缘填料主要有金属氧化物填料和金属氮化物填料。常见的金属氧化物填料如Al 2O 3、Zn O等, 与其他填料相比, 热导率不高, 但其价格较低, 来源广泛, 且具有优良的电