鳞片状高导热碳粉

磷铁粉与铁钛粉一、引言磷铁粉和铁钛粉是两种典型的金属合金粉末，它们因各自独特的性能被广泛应用于冶金、化工、电子、航空航天等领域。

磷铁粉以其良好的脱氧性能和合金化效果，在钢铁冶炼中占据重要地位；而铁钛粉则因其优异的耐高温、耐腐蚀性能，在高端制造领域备受青睐。

二、磷铁粉概述（一）物理化学性质磷铁粉是一种灰黑色粉末，主要由磷和铁组成，根据磷含量的不同，磷铁粉可分为多个牌号。

磷铁粉具有良好的化学稳定性和热稳定性，能够在高温下保持稳定的化学性质。

（二）生产工艺磷铁粉的生产主要采用还原法、电解法等工艺。

其中，还原法是利用磷矿石和铁矿石为原料，在高温下通过还原反应制得磷铁合金，再经破碎、研磨等工序制成粉末；电解法则是通过电解含磷铁溶液直接获得磷铁粉。

（三）应用领域磷铁粉主要用于钢铁冶炼中的脱氧剂和合金添加剂，能够有效提高钢材的质量和性能。

此外，磷铁粉还可用于生产磷肥、化工催化剂等领域。

三、铁钛粉概述（一）物理化学性质铁钛粉是一种由铁和钛组成的金属合金粉末，呈银灰色。

铁钛粉具有优异的耐高温性能、耐腐蚀性能和机械性能，能够在极端环境下保持稳定的化学和物理性质。

（二）生产工艺铁钛粉的生产主要采用机械合金化法、自蔓延高温合成法等工艺。

机械合金化法是通过高能球磨将铁粉和钛粉混合并发生合金化反应，制得铁钛合金粉末；自蔓延高温合成法则是利用铁粉和钛粉之间的化学反应放出的热量，使反应自我维持并合成铁钛合金。

（三）应用领域铁钛粉因其优异的性能被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子信息等高端制造领域。

例如，铁钛粉可用于生产高温结构材料、耐腐蚀涂层、电子元器件等。

四、磷铁粉与铁钛粉的产业发展现状随着全球经济的持续增长和工业化进程的加快，磷铁粉和铁钛粉的需求量不断增加。

目前，中国、美国、欧洲等国家和地区是全球主要的磷铁粉和铁钛粉生产和消费国。

在生产方面，随着科技的进步和生产工艺的改进，磷铁粉和铁钛粉的生产效率和质量不断提高，生产成本逐步降低；在消费方面，受益于下游行业的快速发展，磷铁粉和铁钛粉的应用领域不断拓展，市场需求持续增长。

常用无机粉体填料优缺点分析1、氮化铝（AlN），优点：导热系数特别高。

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+3H20=Al （OH）3+NH3，水解产生的Al（OH）3会使导热通路产生停止，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：导热系数特别高，性质稳定。

缺点：价格很高，市场价从几百元到上千元（依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，但与氮化铝仿佛，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。

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，一般情况下很简单被酸腐蚀，限制了其在酸性环境下的应用。

5、—氧化铝（针状）优点：价格便宜。

缺点：添加量低，在液体硅胶中，一般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、—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、二氧化硅（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。

专题六碳和碳的氧化物考点15 常见的碳单质【划考点】一、金刚石、石墨、C60的性质及用途比较二、碳单质的化学性质和用途2Cu+CO2 ↑1.实验原理：C+2CuO高温===3.实验现象：试管中黑色固体变红；澄清石灰水变浑浊。

4.思维突破①若反应结束生成的红色固体中混有黑色固体，原因可能是反应物过量②若澄清石灰水不变浑浊，可能是反应生成的二氧化碳与木炭在高温条件下反应生成了CO。

③实验中酒精灯加金属网罩的目的是集中火焰、提高温度。

④澄清石灰水是用来检验二氧化碳气体，但是不能充分吸收二氧化碳，要使生成的二氧化碳全部被吸收，可以用浓氢氧化钠溶液。

⑤配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化⑥实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。

【明考向】考向1——碳单质性质和用途【典例1】下列物质的用途中，主要利用该物质化学性质的是（）A．金刚石用来裁玻璃B．氧气用于气焊、气割和炼钢C．石墨做电极D．用稀有气体填充霓虹灯【答案】B【解析】A、金刚石用来裁玻璃主要利用了金刚石硬度大的物理性质，不符合题意；B、氧气用于气焊、气割和炼钢主要利用了氧气支持燃烧的化学性质，符合题意；C、石墨做电极主要利用了石墨具有良好的导电性的物理性质，不符合题意；D、用稀有气体填充霓虹灯主要利用了稀有气体通电能发出不同颜色光的物理性质，不符合题意。

故选B 【典例2】如图所示是金刚石、石墨和C60的结构模型，图中小球代表碳原子。

下列说法不正确的是（）A．原子排列方式改变，则构成物质的种类改变B．相同元素组成的不同物质，在足量氧气中充分燃烧，产物相同C．相同元素组成的不同物质，化学性质相同D．在特定条件下，石墨即可以转化为金刚石，也可以转化为C60【答案】C【解析】A.金刚石、石墨和C60的碳原子排列方式不同，构成的物质种类不同，故A正确；B.金刚石、石墨和C60在足量氧气中充分燃烧，产物都是CO2，故B正确；C.相同元素组成的不同物质，化学性质不一定相同，如O2和O3化学性质不同，故C错误；D.金刚石、石墨和C60的组成元素相同，在特定条件下，通过化学反应可以相互转化。

高纯石墨提炼工艺流程一、什么是高纯石墨石墨的固定碳含量不同，特性和用途也有所不同，高纯石墨是指碳含量较高的石墨，一般含碳量>99.99%的石墨虽称之为高纯石墨。

高纯石墨有两种，一种是天然的高纯石墨，另一种是人工合成的高纯石墨（又称高导热纳米鳞片状碳粉）。

鳞片结晶完整，片薄且韧性好，物理化学性能优异，具有良好的导热性、耐温性、自润滑性、传导性、抗热震性、耐腐蚀性等性能。

二、高纯石墨的特点高纯石墨具有高强度、高密度、高纯度、化学稳定性高、结构致密均匀、耐高温、导电率高、耐磨性好、自润滑、易加工等特点，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域，尤其是大规格高质量的高纯石墨，作为替代性材料，在高科技、新技术领域有着宽广的应用空间，具有广泛的应用前景。

三、高纯石墨提炼工艺流程1、煅烧碳质原料在高温下进行热处理，排除所含水分和挥发分，并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅烧。

一般碳质原料采用燃气及自身挥发分作为热源进行煅烧，最高温度为1250℃-1350℃。

①、煅烧使碳质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后续工序奠定了基础。

煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。

煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于cm3，电阻率不大于550μΩ.m，针状焦真密度不小于cm3，电阻率不大于500μΩ.m。

②、原料的破碎处理和配料在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理中碎：通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的磨粉：通过磨粉机（球磨机、环棍式环辊磨粉机）将碳质原料磨细到粒径以下的粉末状小颗粒的过程。

筛分：通过具有均匀开孔的一系列筛子，将破碎后尺寸范围较宽的物料分成尺寸范围较窄的几种颗粒粒级的过程。

配料：是按配方要求，对各种粒度的骨料和粉料、粘结剂分别计算、称量、聚焦的生产过程。

高一化学常见物质性质高中涉及到的化学物质很多,小编在此整理了高一化学常见物质俗名，希望能帮助到您。

高一化学常见物质性质1.颜色的规律(1)常见物质颜色① 以红色为基色的物质红色：难溶于水的Cu,Cu2O,Fe2O3,HgO等.碱液中的酚酞、酸液中甲基橙、石蕊及pH试纸遇到较强酸时及品红溶液.橙红色：浓溴水、甲基橙溶液、氧化汞等.棕红色：Fe(OH)3固体、Fe(OH)3水溶胶体等.② 以黄色为基色的物质黄色：难溶于水的金、碘化银、磷酸银、硫磺、黄铁矿、黄铜矿(CuFeS2)等.溶于水的FeCl3、甲基橙在碱液中、钠离子焰色及TNT等.浅黄色：溴化银、碳酦银、硫沉淀、硫在CS2中的溶液,还有黄磷、Na2O2、氟气.棕黄色：铜在氯气中燃烧生成CuCl2的烟.③ 以棕或褐色为基色的物质碘水浅棕色、碘酒棕褐色、铁在氯气中燃烧生成FeCl3的烟等④ 以蓝色为基色的物质蓝色：新制Cu(OH)2固体、胆矾、硝酸铜、溶液中淀粉与碘变蓝、石蕊试液碱变蓝、pH试纸与弱碱变蓝等.浅蓝色：臭氧、液氧等蓝色火焰：硫、硫化氢、一氧化碳的火焰.甲烷、氢气火焰(蓝色易受干扰).⑤ 以绿色为色的物质浅绿色：Cu2(OH)2CO3,FeCl2,FeSO4•7H2O.绿色：浓CuCl2溶液、pH试纸在约pH=8时的颜色.深黑绿色：K2MnO4.黄绿色：Cl2及其CCl4的萃取液.⑥ 以紫色为基色的物质KMnO4为深紫色、其溶液为红紫色、碘在CCl4萃取液、碘蒸气、中性pH试纸的颜色、K+离子的焰色等.⑦ 以黑色为基色的物质黑色：碳粉、活性碳、木碳、烟怠、氧化铜、四氧化三铁、硫化亚铜(Cu2S)、硫化铅、硫化汞、硫化银、硫化亚铁、氧化银(Ag2O).浅黑色：铁粉.棕黑色：二氧化锰.⑧ 白色物质无色晶体的粉末或烟尘;与水强烈反应的P2O5;难溶于水和稀酸的：AgCl,BaSO3,PbSO4;难溶于水的但易溶于稀酸：BaSO3,Ba3(PO4)2,BaCO3,CaCO3,Ca3(PO4)2,CaHPO4,Al(OH)3,Al2O3,ZnO,Zn(OH)2,ZnS,Fe(OH)2,Ag2SO3,CaSO3等;微溶于水的：CaSO4,Ca(OH)2,PbCl2,MgCO3,Ag2SO4;与水反应的氧化物：完全反应的：BaO,CaO,Na2O;不完全反应的：MgO.⑨ 灰色物质石墨灰色鳞片状、砷、硒(有时灰红色)、锗等.(2)离子在水溶液或水合晶体的颜色① 水合离子带色的：Fe2+：浅绿色;Cu2+：蓝色;Fe3+：浅紫色呈黄色因有[FeCl4(H2O)2] 2-;MnO4-：紫色：血红色;：苯酚与FeCl3的反应开成的紫色.②主族元素在水溶液中的离子(包括含氧酸根)无色.运用上述规律便于记忆溶液或结晶水合物的颜色.(3)主族金属单质颜色的特殊性ⅠA,ⅡA,ⅣA,ⅤA的金属大多数是银白色.铯：带微黄色钡：带微黄色铅：带蓝白色铋：带微红色(4)其他金属单质的颜色铜呈紫红色(或红),金为黄色,其他金属多为银白色,少数为灰白色(如锗).(5)非金属单质的颜色卤素均有色;氧族除氧外,均有色;氮族除氮外,均有色;碳族除某些同素异形体(金钢石)外,均有色.2.物质气味的规律(常见气体、挥发物气味)① 没有气味的气体：H2,O2,N2,CO2,CO,稀有气体,甲烷,乙炔.② 有刺激性气味：HCl,HBr,HI,HF,SO2,NO2,NH3•HNO3(浓液)、乙醛(液).③ 具有强烈刺激性气味气体和挥发物：Cl2,Br2,甲醛,冰醋酸.④ 稀有气味：C2H2.⑤ 臭鸡蛋味：H2S.⑥ 特殊气味：苯(液)、甲苯(液)、苯酚(液)、石油(液)、煤焦油(液)、白磷.⑦ 特殊气味：乙醇(液)、低级酯.⑧ 芳香(果香)气味：低级酯(液).⑨ 特殊难闻气味：不纯的C2H2(混有H2S,PH3等).3.熔点、沸点的规律晶体纯物质有固定熔点;不纯物质凝固点与成分有关(凝固点不固定).非晶体物质,如玻璃、水泥、石蜡、塑料等,受热变软,渐变流动性(软化过程)直至液体,没有熔点.沸点指液体饱和蒸气压与外界压强相同时的温度,外压力为标准压(1.01×105Pa)时,称正常沸点.外界压强越低,沸点也越低,因此减压可降低沸点.沸点时呈气、液平衡状态.(1)由周期表看主族单质的熔、沸点同一主族单质的熔点基本上是越向下金属熔点渐低;而非金属单质熔点、沸点渐高.但碳族元素特殊,即C,Si,Ge,Sn越向下,熔点越低,与金属族相似.还有ⅢA族的镓熔点比铟、铊低,ⅣA族的锡熔点比铅低.(2)同周期中的几个区域的熔点规律① 高熔点单质C,Si,B三角形小区域,因其为原子晶体,熔点高.金刚石和石墨的熔点最高大于3550℃,金属元素的高熔点区在过渡元素的中部和中下部,其最高熔点为钨(3410℃).② 低熔点单质非金属低熔点单质集中于周期表的右和右上方,另有IA的氢气.其中稀有气体熔、沸点均为同周期的最低者,而氦是熔点(-272.2℃,26×105Pa)、沸点(268.9℃)最低.金属的低熔点区有两处：IA、ⅡB族Zn,Cd,Hg及ⅢA族中Al,Ge,Th;ⅣA族的Sn,Pb;ⅤA族的Sb,Bi,呈三角形分布.最低熔点是Hg(-38.87℃),近常温呈液态的镓(29.78℃)铯(28.4℃),体温即能使其熔化.(3)从晶体类型看熔、沸点规律原子晶体的熔、沸点高于离子晶体,又高于分子晶体.金属单质和合金属于金属晶体,其中熔、沸点高的比例数很大(但也有低的).在原子晶体中成键元素之间共价键越短的键能越大,则熔点越高.判断时可由原子半径推导出键长、键能再比较.如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅分子晶体由分子间作用力而定,其判断思路是：① 结构性质相似的物质,相对分子质量大,范德华力大,则熔、沸点也相应高.如烃的同系物、卤素单质、稀有气体等.② 相对分子质量相同,化学式也相同的物质(同分异构体),一般烃中支链越多,熔沸点越低.烃的衍生物中醇的沸点高于醚;羧酸沸点高于酯;油脂中不饱和程度越大,则熔点越低.如：油酸甘油酯常温时为液体,而硬脂酸甘油酯呈固态.上述情况的特殊性最主要的是相对分子质量小而沸点高的三种气态氢化物：NH3,H2O,HF比同族绝大多数气态氢化物的沸点高得多(主要因为有氢键).(4)某些物质熔沸点高、低的规律性① 同周期主族(短周期)金属熔点.如LiNaI.4.物质溶解性规律(1)气体的溶解性① 常温极易溶解的NH3[1(水):700(气)] HCl(1:500)还有HF,HBr,HI,甲醛(40%水溶液—福尔马林).② 常温溶于水的CO2(1:1) Cl2(1:2)H2S(1:2.6) SO2(1:40)③ 微溶于水的O2,O3,C2H2等④ 难溶于水的H2,N2,CH4,C2H2,NO,CO等.(2)液体的溶解性① 易溶于水或与水互溶的如：酒精、丙酮、醋酸、硝酸、硫酸.② 微溶于水的如：乙酸乙酯等用为香精的低级酯.③ 难溶于水的如：液态烃、醚和卤代烃.(3)固体的水溶性(无机物略)有机物中羟基和羧基具有亲水性,烃基具有憎水性,烃基越大,则水溶性越差,反而易I溶于有机溶剂中.如：甲酸、乙酸与水互溶,但硬脂酸、油酸分子中因—COOH比例过少反而不溶于水而溶于CCl4,汽油等有机溶剂.苯酚、三溴苯酚、苯甲酸均溶于苯.(4)从碘、溴、氯的水溶液中萃取卤素的有机溶剂如：苯、汽油、乙醚、乙酸乙酯、CCl4、CS2等.(5)白磷、硫易溶于CS2(6)常见水溶性很大的无机物如：KOH,NaOH,AgNO3溶解度在常温超过100g(AgNO3超过200g).KNO3在20℃溶解度为31.6g,在100℃溶解度为246g.溶解度随温度变化甚少的物质常见的只有NaCl.(7)难溶于水和一般溶剂的物质① 原子晶体(与溶剂不相似).如：C,Si,SiO2,SiC等.其中,少量碳溶于熔化的铁.② 有机高分子：纤维素仅溶于冷浓H2SO4、铜氨溶液和CS2跟NaOH作用后的溶液中,已热固化的酚醛树脂不溶于水或一般溶剂.5.常见的有毒物质(1)剧毒物质白磷、偏磷酸、氰化氢(HCN)及氰化物(NaCN,KCN等)砒霜(As2O3)、硝基苯等.CO(与血红蛋白结合),Cl2,Br2(气),F2(气),HF,氢氟酸等.(2)毒性物质NO(与血红蛋白结合),NO2,CH3OH,H2S.苯酚、甲醛、二氧化硫、重铬酸盐、汞盐、可溶性钡盐、可溶性铅盐、可溶性铜盐等.这些物质的毒性,主要是使蛋白质变性,其中常见的无机盐如：HgCl2,BaCl2,Pb(CHCOO)2;铜盐也使蛋白质凝固变性,但毒性较小,此外铍化合物也有相当的毒性.钦酒过多也有一定毒性.汞蒸气毒性严重.有些塑料如聚氯乙烯制品(含增塑剂)不宜盛放食品等.相关知识：常见物质用途1.干冰、AgI晶体——人工降雨剂2.AgBr——照相感光剂3.K、Na合金(l)——原子反应堆导热剂4.铷、铯——光电效应5.钠——很强的还原剂，制高压钠灯6.NaHCO3、Al(OH)3——治疗胃酸过多，NaHCO3还是发酵粉的主要成分之一7.Na2CO3——广泛用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业，也可以用来制造其他钠的化合物8.皓矾——防腐剂、收敛剂、媒染剂9.明矾——净水剂10.重晶石——“钡餐”11.波尔多液——农药、消毒杀菌剂12.SO2——漂白剂、防腐剂、制H2SO413.白磷——制高纯度磷酸、燃烧弹14.红磷——制安全火柴、农药等15.氯气——漂白(HClO)、消毒杀菌等16.Na2O-2——漂白剂、供氧剂、氧化剂等17.H2O2——氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂、火箭燃料等18.O3——漂白剂(脱色剂)、消毒杀菌剂、吸收紫外线(地球保护伞)19.石膏——制模型、水泥硬化调节剂、做豆腐中用它使蛋白质凝聚(盐析);20.苯酚——环境、医疗器械的消毒剂、重要化工原料21.乙烯——果实催熟剂、有机合成基础原料22.甲醛——重要的有机合成原料;农业上用作农药，用于制缓效肥料;杀菌、防腐，35%~40%的甲醛溶液用于浸制生物标本等23.苯甲酸及其钠盐、丙酸钙等——防腐剂24.维生素C、E等——抗氧化剂25.葡萄糖——用于制镜业、糖果业、医药工业等26.SiO2纤维——光导纤维(光纤)，广泛用于通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等方面。

考点18 碳的单质一、碳的单质1．物质的结构决定性质同一种元素可以组成不同的单质，以单质形式存在的碳有金刚石、石墨和60C等，由于它们的碳原子排列方式不同，即结构不同，它们的性质也存在较大的差异。

由此也可以知道：物质的结构决定其性质。

这三种常见单质的空间排列如图所示。

金刚石的结构石墨的结构60C的结构2．金刚石、石墨和C60的比较金刚石石墨C60物理性质颜色无色透明深灰色─状态正八面体形状的固体细鳞片状固体形似足球光泽加工琢磨有夺目光泽有金属光泽─硬度天然物质中硬度最大质软、有滑腻感─导电性不导电导电性好有超导性熔点很高很高─主要用途可用来裁玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属，制作钻探机钻头，作装饰品（钻石）作铅笔芯、润滑剂、电极等材料科学、超导体等相互关系 ()910002000510Pn⨯隔绝空气、℃℃、金刚石石墨化学变化─3．无定形碳无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。

常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。

用途木炭 燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属 活性炭 净化多种气体和液体、作防毒面具焦炭 冶炼金属炭黑墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料二、碳的化学性质1．常温下，碳单质的化学性质稳定在常温下，碳的化学性质不活泼。

碳受日光照射或与空气、水等接触都不容易起变化。

实际生活中利用这一性质有以下应用：（1）需要长期保存的档案材料一般用碳素墨水书写。

（2）木质电线杆埋入地下部分用火烧焦。

2．碳能与氧气反应——可燃性在点燃的条件下，碳可以在氧气（或空气）里燃烧，放出热量。

（1）氧气充足时，完全燃烧：C+O 2CO 2（2）氧气不充足时，不完全燃烧：2C+O 22CO无论碳燃烧是否充分，都会放出热量，因此碳是生活生产中常用的燃料。

3．碳能与某些金属氧化物反应——还原性单质碳在高温下可以和某些氧化物反应，夺取这些氧化物中的氧，表现出还原性。

（1）木炭还原氧化铜①实验现象澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。

填充型高分子导热复合材料的研究进展于利媛，杨 丹*，韦群桂，倪宇峰（北京石油化工学院材料科学与工程学院，北京102617）摘要：介绍填充型高分子导热复合材料的研究进展，综述3种无机非金属填料（氧化物、碳化物和氮化物）、碳系填料以及表面功能化填料、杂化填料对高分子导热复合材料导热性能的影响。

指出填料的表面功能化改性和杂化有利于改善填料在聚合物基体中的分散性能和界面相容性，从而构建有效的导热网络以提高复合材料的热导率，提出设计合适的配方和工艺是填充型导热复合材料的研究重点。

关键词：高分子导热复合材料；填充型；导热填料；表面改性；热导率中图分类号：TB332 文章编号：1000-890X（2020）11-0873-07文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2020.11.0873作者简介：于利媛（1996—），女，内蒙古乌兰察布人，北京石油化工学院在读硕士研究生，主要从事橡胶复合材料的开发和性能研究。

*通信联系人（yangdan@）OSID开放科学标识码（扫码与作者交流）导热材料在我国乃至全球的生产生活中起着十分重要的作用。

铝、铁和铜等金属材料通过自身自由电子的热运动具有良好的导热性能，但金属的耐腐蚀性能差、易老化、不易成型加工，同时导电性能良好，使其在绝缘领域的使用受到限制[1]。

高分子材料具有质量小、耐腐蚀、易成型加工、耐疲劳和绝缘性能良好等优点，在导热材料领域占据一席之地，广泛应用于通讯电子设备、医疗、化工和航空航天等领域。

由于高分子材料结构特殊，主要由声子传递热量，其热导率一般都小于0.5 W·（m·K）-1[2]，因此高分子材料在某些领域单独使用很难满足散热需求。

目前主要有两种方法提高高分子材料的导热性能，一种是本征法，通过改变聚合物的分子链或分子链分布以获得不同结构，从而提高导热性能；另一种是填充法，通过向聚合物基体中添加高导热填料制成导热复合材料[3]。

6000目氮化硼粉末
6000目的氮化硼粉末指的是其颗粒的尺寸，其中"目"是一种衡量颗粒大小的单位，表示每英寸的颗粒数。

在这种情况下，6000目意味着每英寸有6000个颗粒。

这个值说明了该氮化硼粉末颗粒的非常细小，粒子大小较小。

氮化硼（BN）是一种具有高温稳定性和优异热导性能的化合物。

它通常以粉末形式使用，广泛应用于陶瓷、润滑剂、高温材料、电子器件等领域。

6000目的氮化硼粉末可能具有以下特点：
1.高纯度：由于颗粒细小，有可能获得高度纯净的氮化硼粉末。

2.平均颗粒大小：6000目的粉末颗粒一般比较均匀，整体尺
寸相对较小。

3.高比表面积：由于颗粒细小，6000目的氮化硼粉末具有较
大的比表面积，可能表现出更好的活性和化学反应性。

4.可控性能：细小颗粒的氮化硼粉末在某些应用中可能具备更
好的可控性能。

碳纤维涂料的导热性能分析李静;李雪;刘业明;吴少如【摘要】电子元件的工作温度直接决定其使用寿命和性能稳定性,为保证其正常工作,需要解决其散热问题.散热涂料是解决电子元件的散热问题的良好方法,文中制备了一种以丙烯酸-氨基树脂体系为基体、碳纤维为主要导热填料的复合型散热涂料,用单因素方法确定了碳纤维含量对涂层散热效果的影响.结果表明:随着碳纤维含量的增加,涂层的散热效果及导热系数均呈现先增大后减小的趋势,在碳纤维质量分数为12.3％时其散热效果最佳.此时,该涂料的综合性能良好,涂层附着力达到1级,硬度达到H级,导热系数为1.61 W/(m·K).通过SEM观测了涂层的表面结构并测量其导热系数,探究了涂层的导热机理,发现:碳纤维的加入使得涂层形成了一种有利于热量快速传导的热"通道",并存在最佳添加量,超过最佳添加量会因为碳纤维的堆积现象和碳纤维的各向异性而导致散热效果下降.%As the working temperatures of electronic modules directly affect their service life and stability , the cor-responding heat emission problem should be solved , so as to ensure their working reliability .Radiant coatings are effective in cooling electronic modules .In the investigation , a new type of composite radiant coating was prepared with carbon fibers as the main thermal conductive fillers and an acrylic-amino resin system as the matrix .Then, by means of the single factor method , the effect of the content of carbon fibers on the heat dispersion of the coating was discussed .The results show that , as the content of carbon fibers increases , the heat dispersion and heat conduction coefficient of the coating both tend to increase firstly and then decrease , and that, when the mass fraction of carbon fibers is 12.3％, thecoating achieves a best heat dispersion effect and exhibits an excellent comprehensive per -formance , specifically , the adhesion , hardness and heat conduction coefficient of the coating are respectively 1 st grade, grade H and 1.61 W/( m· K) ).Furthermore, the surface structure of the coating was characterized by means of SEM, and the thermal conductivity was measured. Finally, the mechanism of the heat conduction was also explored .It is found that the addition of carbon fibers into the coating causes a kind of heat-transfer channel for fast heat conduction to form , and there exists an optimal dosage of carbon fibers .Specifically , due to the packing phe-nomenon and anisotropy of carbon fibers , excessive carbon fibers will cause the heat dispersion effect to degrade .【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(045)009【总页数】7页(P128-134)【关键词】散热涂料;碳纤维;热通道;散热机理【作者】李静;李雪;刘业明;吴少如【作者单位】华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学珠海现代产业创新研究院,广东珠海519175;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TQ63目前电子元件正向高频、密集和小型化发展,因而单位面积上的热流密度急剧增大,热量若不能及时散出,将会导致内部温度很高.而电子元件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性[1],超出正常工作温度范围,元件性能及寿命将显著下降.研究表明,设备的失效有超过一半是由温度引起的[2].传统的散热方法如强制风冷等已无法满足现代电子设备苛刻的散热要求[3].且出于安全及性能的考虑,电子元件不宜直接裸露在空气中,需使用涂层来为电子元件提供保护.采用涂层技术来解决电子元件的散热问题的思路促使了散热涂料这一新技术的发展.李明辉[4]分别以AlN、Al2O3和BN为导热填料，制备了聚酰胺6基导热绝缘复合材料,发现导热填料在聚合物内部均匀分布，复合材料的导热系数随填料含量的增加逐步提高,有利于热量的传递.Srikar等[5]利用静电无纺聚合物材料涂覆于纳米纤维垫制备出纳米纤维涂层,研究发现,涂覆纳米材料后其表面润湿性更好,水滴更易渗入到材料内部进而起到蒸发散热的效果.张雪平等[6]以环氧树脂体系为基础，加入球形氧化铝及其他助剂，制备了热固性绝缘导热涂料,导热系数为1.1 W/(m·K),击穿强度不低于35 MV/m.涂层技术既可以解决散热问题,又能很好地防止元件腐蚀及预防静电危险.但从上述研究中发现,大多散热涂料为传统的溶剂型涂料,在制造过程会产生大量有毒、有害的废气、废水,且制备的涂层机械性能比较差,生产成本较高,耐高温和绝缘性能也较差.为解决电子元件的散热问题及一般散热涂料机械性能差等问题,文中采用高导热、高辐射碳纤维为主要填料,以丙烯酸-氨基树脂体系为基体,制备出一种复合型散热涂料.采用单因素方法确定了碳纤维含量对涂层导热效果的影响，并运用扫描电镜(SEM)对涂层进行形貌观察,同时结合涂层导热系数的测定结果、降温效果对涂层散热机理进行了理论探究，最后对该涂料的应用性能进行了测试.1 实验部分1.1 实验原料根据热传递的原理,应着重于增大涂层的辐射及传导作用,故选用的原材料要具有高导热及高辐射的特点.碳纤维是一种高导热材料,在纤维方向上导热系数可超过铜,最高可达700 W/(m·K)[7],同时具有良好的机械性能及很好的辐射能力.选取高强、高模碳纤维长丝,表面经硅烷偶联剂处理、研磨烘干，得到短切碳纤维粉末.其保留了碳纤维本身的优良性能,并且增大了比表面积,易于被树脂润滑，并可均匀分散.实验中涉及到的碳纤维粉末各项指标如表1所示.表1 碳纤维粉末技术指标Table 1 Indicators of carbon fiber powder参数数值拉伸强度/MPa>3500密度/(g·cm-3)1.75单丝直径/μm7含碳量/%>95细度/目300长径比3∶1～4∶1纤维方向上导热系数/(W·m-1·K-1)120无机陶瓷材料纳米氮化铝(AlN)，其具有优良的导热性能,单晶AlN的热导率在室温下可高达320 W/(m·K),同时具有良好的绝缘性及较小的热膨胀系数,机械性能好,是一种很好的耐候、耐高温填料,加入到基体中时,因AlN导热粒子粒径小,因此可很好地将碳纤维与碳纤维的“岛-岛”分布连接起来[8- 9];绢云母粉，其具有优异的红外辐射能力,且其化学性质稳定,加入到涂料中可减少光和热对涂膜的破坏,增加涂层的耐酸、碱性能[10];二氧化硅，其对8 μm以上波段的光谱具有很强的吸收,且和绢云母粉混合使用可以形成很好的辐射致冷层[11].以丙烯酸聚氨基树脂为主要成膜物质，可使填料很好地分散于基体内,并且形成的涂层具有良好的机械性能和广泛的施工性能[12];以具有高导热、高辐射性的碳纤维作为主要填料,可以提高涂层的导热和辐射性.基于碳纤维导热的各向异性,其用量对涂料导热性能的影响最大，因此,文中主要研究碳纤维粉末不同添加量构成的导热通道对涂层散热性能的影响.为了满足涂层机械性能、耐蚀性能和环保性能的要求，确定配方如表2所示.表2 涂料的配方Table 2 Formula of the coating成分质量/g丙烯酸树脂36氮化铝8绢云母粉13二氧化硅1.5氨基树脂11助溶剂(醋酸丁酯、二丙酮醇、二甲苯等)20～35助剂(分散剂、防沉剂等)0.5～2.0碳纤维粉末(300目)变量(梯度变化) 1.2 制备工艺在反应罐中先加入丙烯酸树脂与分散剂，待其分散均匀后依次加入碳纤维粉末、氮化铝、绢云母粉、防沉剂和溶剂，然后添加足够的研磨锆珠并以1 200 r/min的转速对涂料分散1 h，最后加入氨基树脂，以 1 000 r/min 的转速进行再次分散，当组分细度小于50 μm 时，用 200 目筛网过滤去除杂质即可.1.3 性能测试1.3.1 涂层导热系数的测量将制备好的涂料制成试样,直径为6.5 cm,厚度约为3.5 mm.选用瞬态平板热源法[13] 测定涂层的导热系数,使用Hot Disk TPS2500热传导分析仪进行导热系数测试.1.3.2 涂层散热幅度的测量将实验工件经抛丸机抛光,做去油、去锈处理.取含不同碳纤维质量分数的散热涂料,用稀释剂调至合适黏度后对工件进行喷涂.喷涂好并待涂层流平后,放入130 ℃的烘箱内烘烤30 min,即可制得带有散热涂层的工件.将喷涂散热涂料的工件和空白工件同时放入180 ℃恒温箱中恒温1 h,然后取出,在22 ℃、自然对流的情况下采用北京赛唯美高科技有限公司生产的SMT- 7- 128- 500- K型炉温仪测定其降温曲线,并以降温15 min后两试验工件(空白工件和涂有涂层的工件)测试点的温度差作为散热涂层的降温幅度.1.3.3 涂层表面结构观测选用SEM3700型扫描电子显微镜对涂层的表面结构进行观察.2 结果与讨论2.1 碳纤维质量分数对涂层导热系数的影响涂料中碳纤维质量分数与导热系数关系如图1所示.由图1可知,涂层的导热系数随着碳纤维粉末质量分数的增大呈现先迅速增大后缓慢减小的变化趋势，在碳纤维质量分数为12.3%时，涂层具有最大的导热系数2.1 W/(m·K).分析其原因可能是因为在碳纤维质量分数小于12.3%时，随着碳纤维质量分数的增加，样品中主导影响导热系数的量值在不断增大,导热网络逐渐发达,涂层导热系数不断增大;在碳纤维质量分数大于12.3%后,随着碳纤维含量的继续增加,多余的碳纤维对于网络的构建形成破坏趋势,造成导热网络不顺畅,导热系数降低,其导热作用已经由碳纤维含量完全主导,导热网络已经破坏殆尽.图1 涂料中碳纤维质量分数与导热系数的关系Fig.1 Relationship between thermal conductivity and carbon fiber mass fraction of coating2.2 碳纤维质量分数对涂层降温幅度的影响图2为碳纤维加入量和对应涂层的降温幅度曲线.由图2可知,在文中研究范围之内,试件降温幅度随碳纤维质量分数增大呈现先迅速增大后缓慢减小的趋势,在碳纤维质量分数为12.3%时降温幅度最大,温差最大值为14.1 ℃.结合图1分析可知,涂层的降温幅度与导热系数变化曲线基本是一致的,降温幅度最大点处涂层的导热系数也最佳.图2 涂料碳纤维质量分数与温差的关系Fig.2 Relationship between carbon fiber mass fraction of coating and difference of temperature2.3 涂层形貌及机理分析传统的树脂属于不良热导体,其导热系数在25 ℃时均低于0.5 W/(m·K),如环氧树脂的只有0.2 W/(m·K)[14],而填充型高分子材料的导热性能主要取决于填料和高分子基体本身的导热性能[15]、填料的含量和填料在高分子基体中的排布情况[16],根据Agari 等[17]的导热网络结构理论:当填料用量较少时,填料孤立地分散在基体中,基体的导热率起主要作用;随着填料用量的增加,填料之间需形成良好的桥接,彼此逐渐形成一个贯通于基体的导热网络,导热率增大;当填料用量过高时,引入了平行导热和垂直导热机理来解释填料的分布情况对导热系数的影响，即当填料形成的导热通道与基体在热传导的方向上相互平行时，复合材料导热系数最高，如果热传导方向相互垂直，则导热系数最低.由图2可知,导热系数随碳纤维质量分数的增大而增大,这正服从于导热网络结构理论.图3是涂层在SEM观察下的表面形貌结构;图4是根据Agari等[17]的导热网络结构理论,并结合图3所绘制出的涂层散热具体效果的理论示意图.图中，L为膜厚,T 为长度,B为宽度,碳纤维长度为a、直径为b，单位均为m.从图3可以知道:随着碳纤维质量分数的增大,涂层结构逐渐由平整到粗糙、由严密到疏松;从图3(a)到3(c),碳纤维量很少,填充度不够,填料之间是“岛-岛”分布于树脂内部,起导热主体的仍然是树脂,涂层的导热效果不明显;从图3(d)到3(f),涂层导热系数迅速增大,填料之间不断搭接,在涂层内部逐渐形成了一种导通结构,类似于“通道”(见图4(a)),这种结构有利于热量快速通过,使得涂层的降温幅度迅速增大,且机械性能良好,在碳纤维质量分数为11.6%时这种“通道”最为明显;再增加碳纤维的量,从图3(g)到3(i),逐渐出现碳纤维“堆积”现象,碳纤维越多,堆积越严重,也会形成较大的空隙(图中圆圈所示),此时内部碳纤维排布逐渐混乱无序,而碳纤维导热各向异性导致互相阻隔了热的传导“通道”(见图4(b)),涂层降温幅度明显下降且机械性能变得很差.根据无量纲关系式可以导出针对于长径比a/b、轴向导热系数为k的填料制备的涂层的理论导热系:由填料的长度与直径可得单根填料的体积,再由填料的体积分数可得填料的数目;因为只有很好地连通了涂层上、下表面的填料才能起到导热的作用,这部分填料的比例取决于碳纤维含量及排布方式,再根据单根填料的底面积,可得到起导热作用的填料的总底面积,继而得到起导热作用的填料占总面积的比例,此比例与填料长度方向的有效导热系数乘积即为涂层的理论导热系数[16].由以上所述,涂层的理论导热系数可以表示为λ=Kμ(b/2)/(TB)(1)图3 不同碳纤维质量分数下涂层对应的SEM照片Fig.3 SEM micrographs of CF with different mass percentage其中：λ为导热系数,W/(m·K);μ为起导热作用的填料比例,无量纲；K为填料轴向的导热系数,W/(m·K).图4 涂层示意图及散热效果图Fig.4 Schematic diagram of coating and effect of heat radiation实验中,主要填料为碳纤维粉末,以碳纤维质量分数为11.6%的配方为例,计算涂层的理论导热系数.经计算得碳纤维体积分数φ为13.92%;经SEM测定,结果显示μ约为15%;在实验测试中确定,只有当涂膜厚度与碳纤维长度相近时,获得的涂层才具有良好的导热性,所以令L近似等于a;从而可以计算出起导热作用的碳纤维总面积占总底面积的比例为2.08%;碳纤维轴向的导热系数取120 W/(m·K),所以涂层的理论导热系数为2.5 W/(m·K),实验测定涂层的最佳平均导热系数为2.3 W/(m·K).图5是导热系数的理论估算与实验测试结果的对比.从图5可以看出,在碳纤维含量过低及过高时,理论与实际的相对误差比较大,理论公式不适用.出现差异的主要原因有：在碳纤维含量过低时,填料填充不够,不能构成导热“通道”,在碳纤维含量过高时,填料出现了堆积,没有均匀分散于涂层内,排布逐渐混乱无序,形成较大的空隙,阻碍了导热“通道”的形成;其次是理论计算时碳纤维的排布方式及比例没有确定好.图5 涂层导热系数的理论估算与实验测试结果对比Fig.5 Comparison of theoretical value and actual test results of coating thermal conductivity3 应用性能检测与分析3.1 涂层的性能指标涂层不仅要有良好的降温效果,还要有良好的附着力等机械性能.对涂层进行各项性能测定,下面以碳纤维质量分数为12.3%的涂层的测定结果进行说明,如表3所示. 表3 涂层的性能测试结果Table 3 Performance test results of coating性能指标检测结果铅笔硬度H耐磨性30次无露底耐冲击50cm附着力1级光泽(60度)耐盐雾性(72h)10%～20%老化试验(240h)单边扩<2mm轻微变色,失光率<20%耐温200℃下200h不掉漆导热系数/(W·m-1·K-1)1.61当前研究的散热涂料中,往往只重视涂层的散热效果,而忽视了涂层的机械性能,如附着力差(低于2级)、硬度小(低于B级)、不耐冲击等,虽然获得的涂层具有相对高的导热系数(1.5 W/(m·K)左右),但是涂层很容易脱落,不耐刮擦,应用价值很小.从表3的数据可以看出,碳纤维质量分数为12.3%的涂层附着力达到1级、硬度达到H级,导热系数为1.61 W/(m·K),说明该涂层具有良好的机械及表面性能.3.2 应用实验测试实验选用摩托车缸头为应用实验工件,如图6所示,黑色为涂抹了散热涂料的工件,白色为涂抹了不含填料的涂料的工件(记为空白工件),试验中选择了多个测试点,如图6中的代表测试点a、b、c(a、b为工件的两种边缘,c为工件内部中心).图6 实验测试用缸头Fig.6 Experimental test cylinder降温效果的测试方法:将喷涂散热涂料的工件和空白工件放入180 ℃恒温箱中恒温1 h,然后取出,在自然对流的情况下用炉温仪测定其降温曲线,然后读取数据.选取含有12.3%碳纤维的涂料为应用实验选材,并以降温15 min后实验工件测试点a(b、c测试点的结果相差不大)的温差为涂层的降温幅度,因为空白缸头的降温曲线不受碳纤维含量的影响,除去环境温度造成的差异,其可以作为衡量标准.涂层的降温曲线(以碳纤维质量分数为12.3%为例)如图7所示.图7 缸头涂层的降温曲线Fig.7 Cooling curves of cylinder coating从图7可以看出,有涂层的缸头比空白缸头的降温速率明显要快,降温15 min后,两者温度差值接近15 ℃,说明该涂层具有明显的散热降温效果.4 结论(1)单因素实验表明,随着碳纤维含量的增加,涂层的降温幅度与相应涂层的导热系数均呈现先增大后减小的趋势,且在碳纤维质量分数为12.3%时其散热效果最佳. (2)对涂层进行了SEM检测,结果表明随着碳纤维的增加,填料之间不断搭接,使得涂层形成了一种“通道”,这种“通道”使得热量能快速地进行传导,后面再增加碳纤维便逐渐变成单纯的碳纤维堆积且排布混乱,“通道”减弱.(3)在碳纤维质量分数在12.3%时涂层导热系数最高,所制备的涂层具有良好的耐候性、耐高温及绝缘性,满足涂料应用过程的性能要求.参考文献：[1] 聂钰节,金鹿江,杭建忠,等.水性纳米复合散热降温涂料的制备及其性能研究 [J].功能材料,2013,44(5):736- 739.NIE Yu-jie,JIN Lu-jiang,HANG Jian-zhong,et al.Study on preparation and performance of waterborne nano composite cooling coating [J].Functional Materials,2013,44(5):736- 739.[2] 郭友超.印刷电路板制作中电子元件热设计研究 [J].好家长/职业教育研究,2016(16):212.GUO You-chao.Research on thermal design of electronic components in printed circuit board [J].Good Parent/Vocational EducationResearch,2016(16):212.[3] 田沣,张娅妮,邸兰萍,等.高密度组装电子设备冷却技术应用研究 [J].电子与封装,2014,14(11):1- 5.TIAN Feng,ZHANG Ya-ni,DI Lan-ping,et al.Application research on high density electronic equipment cooling technology [J].Electronic Package,2014,14(11):1- 5.[4] 李明辉.填充型聚酰胺6导热复合材料的制备及其性能研究 [D].天津:天津大学,2012.[5] SRIKAR R,GAMBARYAN-ROISMAN T,STEFFES C,et al.Nanofiber coating of surfaces for intensification of drop or spray impact cooling[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2009,52(25):5814- 5826.[6] 张雪平,李桢林,严辉,等.线路板用导热绝缘涂料的研究 [J].绝缘材料,2015,48(12):24- 27.ZHANG Xue-ping,LI Zhen-lin,YAN Hui,et al.Study on thermal conductive insulating coatings for printed circuit boards [J].InsulationMaterials,2015,48(12):24- 27.[7] 李仕通,彭超义,邢素丽,等.导热型碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展 [J].材料导报,2012,26(13):79- 84.LI Shi-tong,PENG Chao-yi,XING Su-li,et al.Research progress on thermal conductivity of carbon fiber reinforced polymer matrix composites [J].Material Review A,2012,26(13):79- 84[8] 燕东明,高晓菊,刘国玺,等.高热导率氮化铝陶瓷研究进展 [J].硅酸盐通报,2011,30(3):602- 607.YAN Dong-ming,GAO Xiao-ju,LIU Guo-xi,et al.Researchprogress of alumina nitride ceramics with high thermal conductivity [J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2011,30(3):602- 607.[9] 阳熵铖,杨海,陈福泉,等.PP/AlN复合材料导热机理研究 [J].塑料科技,2013,43(4):60- 63.YANG Shang-cheng,YANG Hai,CHEN Fu-quan,et al.Study on thermal conducting mechanism of PP/AlN composite [J].Plastic Science and Technology,2013,43(4):60- 63.[10] 梁玉,丁浩,周红,等.绢云母表面改性的研究进展 [J].中国非金属矿工业导刊,2013(1):5- 8.LIANG Yu,DING Hao,ZHOU Hong,et al.Researchprogress of surface modification of sericite [J].China Non-Metallic Mining IndustryHerald,2013(1):5- 8.[11] 冉松林,沈上越,宋旭波.绢云母的超细粉碎与表面改性及其应用研究 [J].化工矿物与加工,2003,32(9):14- 16.RAN Song-lin,SHEN Shang-yue,Song Xu-bo.Study on ultra-fine grinding and surface modification of sericite and its application [J].Industrial Minerals and Processing，2003,32(9)：14- 16.[12] 霍春会,刘宪文,薛丹,等.新型水性丙烯酸聚氨酯涂料的制备 [J].中国涂料,2016,31(1):38- 41.HUO Chun-hui,LIU Xian-wen,XUE Dan,et al.Preparation of novel waterborne acrylic polyurethane coatings [J].ChineseCoatings,2016,31(1):38- 41.[13] 赵俊廷,张海明.用瞬态平面热源法测定花生油的导热系数 [J].河南工业大学学报,2014,35(5):71- 75.ZHAO Jun-ting,ZHANG Hai-ming.Thermal conductivity of peanut oil by transient plane heat source method [J].Journal of Henan University of Technology,2014,35(5):71- 75.[14] 郭茹.导热环氧树脂复合材料的制备 [D].广州：华南理工大学,2013.[15] 孙小生.石墨/树脂导热复合材料的制备与性能研究 [D].长沙：湖南大学,2012.[16] 虞锦洪.高导热聚合物基复合材料的制备与性能研究 [D].上海:上海交通大学,2012.[17] AGARI Y,UEDA A,NAGAI S.Thermal conductivities of composites in several types of dispersion systems [J].Journal of Applied Polymer Science,1991,42(6):1665- 1669.。

文章编号：1001-9731（2014）20-20001-06高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展*袁腾1，周显宏2，王锋1，涂伟萍1，柯文皓3（1．华南理工大学化学与化工学院，广州510640；2．东莞理工学院化学与环境工程学院，广东东莞523808；3．东莞市柏力有机硅科技有限公司，广东东莞523000）摘要：主要综述了高导热率低膨胀加成型硅橡胶及导热填料的研究进展。

首先介绍了常见的导热填料及其基本性能，主要包括金属类、氧化物类、氮化物类、碳化物类等；详细描述了各类填料的性能特点，并指出了填料基本性能对导热系数的影响，主要包括填料的比例、尺寸、尺寸分布、形状及填料的表面性质等。

其次详细介绍了提高导热系数的基本途径，主要包括导热机理介绍；基体材料研究；研发新型高性能导热填料；进行导热填料表面改性；对硅橡胶成型工艺进行优化等；然后介绍了降低热膨胀系数的一些基本途径，主要包括无机纳米粒子改性等。

最后指出了目前该研究领域存在的一些基本问题及解决思路，并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：高导热率；低膨胀；导热填料；复合型；硅橡胶；热界面材料中图分类号：TQ327；TB332；TQ336．8文献标识码：A DOI：10．3969/j．issn．1001-9731．2014．20．0011引言随着微电子技术的发展，电子元件向薄、轻、小、多功能化方向变化，元件组装密度越来越高，发热元件的散热已成为一个突出问题。

如果积聚的热量不能及时散出，将导致元件工作温度升高，直接影响到各种高精密设备的寿命和可靠性。

在电子原件封装过程中，为了更好地降低器件组装时存在的热阻，提高整体传热能力，需要在传热部件和散热部件之间使用热界面材料（TIM），将其制成柔软的导热贴片可以较好地贴合在发热部件和散热部件之间，既可使二者紧密贴合，起到减震作用，又可以解决缝隙中空气热导率低、影响散热的问题。

导热硅橡胶具有优异的绝缘性能，同时能够快速有效地散除电子设备产生的热量，提高电子设备的使用寿命和工作效率。