1 填料的導(dǎo)熱機(jī)理

高分子材料本身的熱傳導(dǎo)系數(shù)比較小．所以填充型高分子復(fù)合材料導(dǎo)熱性能主要依賴(lài)于填充物的導(dǎo)熱系數(shù)、填充物在基體中的分布以及與基體的相互作用。填料用量較小時(shí)。填料雖均勻分散于樹(shù)脂中。但彼此間未能形成相互接觸和相互作用，導(dǎo)熱性提高不大；填料用量提高到某一臨界值時(shí)，填料間形成接觸和相互作用，體系內(nèi)形成了類(lèi)似網(wǎng)狀或鏈狀結(jié)構(gòu)形態(tài)，即形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的取向與熱流方向一致時(shí)，材料導(dǎo)熱性能提高很快；體系中在熱流方向上未形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈時(shí)，會(huì)造成熱流方向上熱阻很大。導(dǎo)致材料導(dǎo)熱性能很差。制造具有優(yōu)良綜合性能的導(dǎo)熱材料一般有兩種途徑：一種是合成具有高熱導(dǎo)率的結(jié)構(gòu)聚合物；另一種是在聚合物中填充高導(dǎo)熱性的填料。后者比較常見(jiàn)。一般都是用高導(dǎo)熱性的金屬或無(wú)機(jī)填料對(duì)高分子材料進(jìn)行填充。氧化鋁通常作為填料應(yīng)用于絕緣導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料。

2 氧化鋁的形態(tài)及表面處理

2．1 氧化鋁作為導(dǎo)熱絕緣材料的特點(diǎn)

具有導(dǎo)熱電絕緣性能的填料很少．常見(jiàn)的幾種及其熱導(dǎo)率分別見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)研究證明，當(dāng)填料與基體熱導(dǎo)率之比大于100時(shí)。提高填料導(dǎo)熱系數(shù)已意義不大。這就意味著應(yīng)用電絕緣填料如AlzO3，、MgO、BeO、A1N等可制備具有較高導(dǎo)熱性能的電絕緣復(fù)合材料。與其他填料相比，氧化鋁，的導(dǎo)熱率不高，但是其價(jià)格較低，來(lái)源較廣，填充量較大，常用作絕緣導(dǎo)熱聚合物的填料。氧化鋁，通常單獨(dú)使用或與其他填料昆合使用。

3 氧化鋁在導(dǎo)熱絕緣材料中的應(yīng)用

氧化鋁常用作絕緣導(dǎo)熱聚合物的填料，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)熱塑料、導(dǎo)熱橡膠、導(dǎo)熱粘合劑、導(dǎo)熱涂料。

3．1 導(dǎo)熱塑料

麥堪成等研究表明加人氧化鋁使聚丙烯(PP)的導(dǎo)熱系數(shù)提高，且AlzO3／PP復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨氧化鋁用量增加而提高。加入第3組分Cu、ZnO、A1和石墨，進(jìn)一步提高氧化鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。用接枝PP作為基體的復(fù)合材料導(dǎo)熱性能比PP的高，但接枝PP與PP共混物作為基體的復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)反而低于PP的導(dǎo)熱數(shù)。

3．2 導(dǎo)熱橡膠

汪倩等人研究了氧化鋁、SiC兩類(lèi)導(dǎo)熱填料以及填料的粒徑分布對(duì)室溫硫化硅橡膠和硅酯的導(dǎo)熱性能和粘度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)選用不同粒徑的SiC和氧化鋁，導(dǎo)熱填料對(duì)體系填充可得到高導(dǎo)熱性室溫硫化硅橡膠和硅酯，且工藝性能良好。潘大海等以聚二甲基硅氧烷為基礎(chǔ)膠，以氮化硅、氮化鋁和氧化鋁，為導(dǎo)熱填料，制備了填充型雙組分室溫硫化(RTV一2)導(dǎo)熱硅橡膠。研究了填料氮化硅／氧化鋁或氮化鋁／氧化鋁并用對(duì)RTV一2硅橡膠導(dǎo)熱性能、加工性能及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)填料的總體積分?jǐn)?shù)為45％時(shí) 對(duì)于氮化硅／氧化鋁填充體系，隨著體系中氧化鋁體積分?jǐn)?shù)的增加，RTV一2導(dǎo)熱硅橡膠的熱導(dǎo)率先升后降，拉伸強(qiáng)度先增后減，而斷裂伸長(zhǎng)率則呈逐漸升高的趨勢(shì)，基料的黏度先減后增。Wang等用不同粒徑的A120，與SiC并用，在室溫下填充硅橡膠，填料總量為55份時(shí)，混煉膠具有較低的黏度，硫化后硅橡膠的熱導(dǎo)率為1．48 W／(m·K)。另外，加大填料的用量且控制其粒徑分布．可制得熱導(dǎo)率為2 W／(m-K)的室溫硫化硅橡膠。

唐明明021在研究中發(fā)現(xiàn)隨著微米氧化鋁填充份數(shù)的增加，SBR的熱導(dǎo)率增大，但其加工性能和物理力學(xué)性能下降；用硅烷偶聯(lián)劑KH一570，KH一550，A一151和鈦酸酯偶聯(lián)劑TM—S105處理后的微米A1 0，填充劑對(duì)導(dǎo)熱橡膠的導(dǎo)熱性能的影響不顯著；在相同填充量下，采用納米A1203 填充比用微米Al203，填充的導(dǎo)熱橡膠具有更好導(dǎo)熱性能和物理力學(xué)性能；在合適的比例下，納米氧化鋁與微米氧化鋁混合填充的導(dǎo)熱橡膠其導(dǎo)熱效果優(yōu)于單純使用微米粒子填充的橡膠。張立群[131等人系統(tǒng)研究了不銹鋼短纖維、片狀石墨、短碳纖維、鋁粉、Al20，粉等5種導(dǎo)熱填料對(duì)天然橡膠(NR1為基質(zhì)的復(fù)合材料的靜態(tài)導(dǎo)熱性能、動(dòng)態(tài)溫升、物理力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明氧化鋁可以明顯提高NR的靜態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)，并且用量越高，導(dǎo)熱系數(shù)越大。氧化鋁填充的NR動(dòng)態(tài)溫升仍高于對(duì)比膠料，且實(shí)驗(yàn)時(shí)間越長(zhǎng)．溫升越高。

3-3 導(dǎo)熱絕緣涂料

周文英l以環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂為基體，氮化硅、氧化鋁混合填料為導(dǎo)熱粒子制備了導(dǎo)熱絕緣涂料。在4O％總填料用量及氧化鋁占總用量的2O％時(shí)，涂層獲得*大熱導(dǎo)率1．25 W／(m·K)，此用量下拉仲性能及斷裂延伸率下降，室溫附著力達(dá)572．2 N／cm ．涂層介電常數(shù)5．7．體積和表面電阻率分別為3x10 Q·cm和4．3x10 Q，涂層可長(zhǎng)期在200℃下使用，顯示出良好的電絕緣性。與不使用導(dǎo)熱填料的環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂涂層相比具有較高的傳熱能力。

3．4 絕緣導(dǎo)熱膠粘劑

張曉輝等分別用SiC、A1N、A1 0 填充環(huán)氧膠粘劑．發(fā)現(xiàn)填料份數(shù)存在一臨界點(diǎn)，將臨界點(diǎn)歸因于材料內(nèi)部有效導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的建立。由于SiC價(jià)格低，熱導(dǎo)率高，填充份數(shù)為53．9％時(shí)，熱導(dǎo)率為4．234 W／(m·K)，力學(xué)性能較好。王鐵如等將Al203、BN加入到環(huán)氧樹(shù)脂中制成導(dǎo)熱絕緣膠。章文捷等研究了A1 0，、A1N混合填充的有機(jī)硅灌封料，制得了熱導(dǎo)率達(dá)O．89 W／(m·K)的灌封料。周文等以增韌的酚醛環(huán)氧樹(shù)脂為基體樹(shù)脂．以1：4：3質(zhì)量比組成的A1N、B4C、A120 混雜粒子為導(dǎo)熱填料，制備了一新型絕緣導(dǎo)熱膠粘劑。發(fā)現(xiàn)填料

用量為40％時(shí)膠粘劑的熱導(dǎo)率為0．99 W／(m·K)．熱阻為O．7O℃／W，介電常數(shù)6，體積電阻率4．6×

1O Q·cm，擊穿電壓達(dá)12 kV／mm，20 ℃，200℃．250 ℃下的剪切強(qiáng)度分別為13．0 MPa．10．0 MPa．

5．65 MPa。研究結(jié)果表明該膠具備良好的電絕緣及力學(xué)性能，可以長(zhǎng)期在150 oc下使用，與不加導(dǎo)熱填料的相同膠粘劑相比，具有良好的導(dǎo)熱能力。譚茂林用氧化鋁，填充有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂測(cè)得100 ℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為O．64 W/(m．K)

4 結(jié)語(yǔ)

氧化鋁常用作絕緣導(dǎo)熱聚合物的填料，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)熱塑料、導(dǎo)熱橡膠、導(dǎo)熱粘合劑、導(dǎo)熱涂料．但納米氧化鋁的應(yīng)用報(bào)道不多。唐明明發(fā)現(xiàn)在相同填充量下，采用納米氧化鋁，填充比用微米氧化鋁，填充的導(dǎo)熱橡膠具有更好導(dǎo)熱性能和物理力學(xué)性能。隨著納米復(fù)合技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)納米氧化鋁，的研究、納米氧化鋁與聚合物基體復(fù)合新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用等將成為今后的研究方向。