Negli ultimi anni, la conduttività termica dei prodotti in gomma ha ricevuto grande attenzione.I prodotti in gomma termicamente conduttiva sono ampiamente utilizzati nei settori dell'aerospaziale, dell'aviazione, dell'elettronica e degli apparecchi elettrici per svolgere un ruolo nella conduzione del calore, nell'isolamento e nell'assorbimento degli urti.Il miglioramento della conduttività termica è estremamente importante per i prodotti in gomma termicamente conduttivi.Il materiale composito in gomma preparato dal riempitivo termicamente conduttivo può trasferire efficacemente il calore, il che è di grande importanza per la densificazione e la miniaturizzazione dei prodotti elettronici, nonché per il miglioramento della loro affidabilità e l'estensione della loro durata.
Allo stato attuale, i materiali in gomma utilizzati nei pneumatici devono avere le caratteristiche di bassa generazione di calore e alta conducibilità termica.Da un lato, nel processo di vulcanizzazione del pneumatico, le prestazioni di trasferimento del calore della gomma sono migliorate, la velocità di vulcanizzazione è aumentata e il consumo di energia è ridotto;Il calore generato durante la guida riduce la temperatura della carcassa e riduce il degrado delle prestazioni del pneumatico causato dalla temperatura eccessiva.La conducibilità termica della gomma termicamente conduttiva è determinata principalmente dalla matrice di gomma e dal riempitivo termicamente conduttivo.La conducibilità termica delle particelle o del riempitivo termoconduttivo fibroso è molto migliore di quella della matrice di gomma.
I riempitivi termicamente conduttivi più comunemente usati sono i seguenti materiali:
1. Carburo di silicio nano fase beta cubica (SiC)
La polvere di carburo di silicio su scala nanometrica forma catene di conduzione del calore a contatto ed è più facile da ramificare con i polimeri, formando lo scheletro di conduzione del calore della catena Si-O-Si come percorso di conduzione del calore principale, che migliora notevolmente la conducibilità termica del materiale composito senza ridurre il materiale composito Le proprietà meccaniche.
La conduttività termica del materiale composito epossidico al carburo di silicio aumenta con l'aumento della quantità di carburo di silicio e il nano-carburo di silicio può conferire al materiale composito una buona conduttività termica quando la quantità è bassa.La resistenza alla flessione e la resistenza all'urto dei materiali compositi epossidici al carburo di silicio aumentano prima e poi diminuiscono con l'aumentare della quantità di carburo di silicio.La modifica superficiale del carburo di silicio può migliorare efficacemente la conduttività termica e le proprietà meccaniche del materiale composito.
Il carburo di silicio ha proprietà chimiche stabili, la sua conducibilità termica è migliore di altri riempitivi semiconduttori e la sua conduttività termica è persino maggiore di quella del metallo a temperatura ambiente.I ricercatori dell'Università di tecnologia chimica di Pechino hanno condotto ricerche sulla conducibilità termica dell'allumina e della gomma siliconica rinforzata con carburo di silicio.I risultati mostrano che la conduttività termica della gomma siliconica aumenta all'aumentare della quantità di carburo di silicio;quando la quantità di carburo di silicio è la stessa, la conduttività termica della gomma siliconica rinforzata con carburo di silicio di piccole dimensioni è maggiore di quella della gomma siliconica rinforzata con carburo di silicio di grandi dimensioni;La conduttività termica della gomma siliconica rinforzata con carburo di silicio è migliore di quella della gomma siliconica rinforzata con allumina.Quando il rapporto di massa di allumina/carburo di silicio è 8/2 e la quantità totale è di 600 parti, la conduttività termica della gomma siliconica è la migliore.
Il nitruro di alluminio è un cristallo atomico e appartiene al nitruro di diamante.Può esistere stabilmente ad una temperatura elevata di 2200 ℃.Ha una buona conduttività termica e un basso coefficiente di dilatazione termica, che lo rende un buon materiale per shock termico.La conduttività termica del nitruro di alluminio è di 320 W·(m·K)-1, che è vicina alla conduttività termica dell'ossido di boro e del carburo di silicio ed è più di 5 volte maggiore di quella dell'allumina.I ricercatori dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Qingdao hanno studiato la conduttività termica dei compositi in gomma EPDM rinforzata con nitruro di alluminio.I risultati mostrano che: all'aumentare della quantità di nitruro di alluminio, aumenta la conducibilità termica del materiale composito;la conduttività termica del materiale composito senza nitruro di alluminio è 0,26 W·(m·K)-1, quando la quantità di nitruro di alluminio aumenta a A 80 parti, la conducibilità termica del materiale composito raggiunge 0,442 W·(m·K) -1, un aumento del 70%.
L'allumina è una sorta di riempitivo inorganico multifunzionale, che ha una grande conducibilità termica, una costante dielettrica e una buona resistenza all'usura.È ampiamente utilizzato nei materiali compositi in gomma.
I ricercatori dell'Università di tecnologia chimica di Pechino hanno testato la conducibilità termica dei compositi di nano-allumina/nanotubi di carbonio/gomma naturale.I risultati mostrano che l'uso combinato di nano-allumina e nanotubi di carbonio ha un effetto sinergico sul miglioramento della conducibilità termica del materiale composito;quando la quantità di nanotubi di carbonio è costante, la conducibilità termica del materiale composito aumenta linearmente con l'aumentare della quantità di nano-allumina;quando 100 Quando si utilizza la nano-allumina come riempitivo termicamente conduttivo, la conducibilità termica del materiale composito aumenta del 120%.Quando si utilizzano 5 parti di nanotubi di carbonio come riempitivo termicamente conduttivo, la conduttività termica del materiale composito aumenta del 23%.Quando si utilizzano 100 parti di allumina e 5 parti Quando si utilizzano nanotubi di carbonio come riempitivo termicamente conduttivo, la conduttività termica del materiale composito aumenta del 155%.L'esperimento trae anche le seguenti due conclusioni: in primo luogo, quando la quantità di nanotubi di carbonio è costante, all'aumentare della quantità di nano-allumina, la struttura della rete di riempimento formata da particelle di riempimento conduttive nella gomma aumenta gradualmente e il fattore di perdita del il materiale composito aumenta gradualmente.Quando vengono utilizzate insieme 100 parti di nano-allumina e 3 parti di nanotubi di carbonio, la generazione di calore di compressione dinamica del materiale composito è di soli 12 ℃ e le proprietà meccaniche dinamiche sono eccellenti;in secondo luogo, quando la quantità di nanotubi di carbonio è fissa, all'aumentare della quantità di nano-allumina, la durezza e la resistenza allo strappo dei materiali compositi aumentano, mentre la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura diminuiscono.
I nanotubi di carbonio hanno eccellenti proprietà fisiche, conducibilità termica e conducibilità elettrica e sono riempitivi di rinforzo ideali.I loro materiali compositi di gomma di rinforzo hanno ricevuto un'attenzione diffusa.I nanotubi di carbonio sono formati da strati arricciati di fogli di grafite.Sono un nuovo tipo di materiale di grafite con una struttura cilindrica con un diametro di decine di nanometri (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).La conduttività termica dei nanotubi di carbonio è di 3000 W·(m·K)-1, che è 5 volte la conduttività termica del rame.I nanotubi di carbonio possono migliorare significativamente la conduttività termica, la conducibilità elettrica e le proprietà fisiche della gomma, e il loro rinforzo e la conduttività termica sono migliori rispetto ai riempitivi tradizionali come nerofumo, fibra di carbonio e fibra di vetro.I ricercatori dell'Università della scienza e della tecnologia di Qingdao hanno condotto una ricerca sulla conduttività termica dei nanotubi di carbonio/materiali compositi EPDM.I risultati mostrano che: i nanotubi di carbonio possono migliorare la conducibilità termica e le proprietà fisiche dei materiali compositi;all'aumentare della quantità di nanotubi di carbonio, aumenta la conduttività termica dei materiali compositi e la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura prima aumentano e poi diminuiscono, la tensione di trazione e la resistenza allo strappo aumentano;quando la quantità di nanotubi di carbonio è piccola, i nanotubi di carbonio di grande diametro sono più facili da formare catene termoconduttrici rispetto ai nanotubi di carbonio di piccolo diametro e sono meglio combinati con la matrice di gomma.
Tempo di pubblicazione: 30 agosto-2021