熱塑性塑料是一類在一定溫度下具有可塑性，冷卻后固化且能重復這種過程的塑料，可加工性強，可采用擠出、注射或吹塑等成型加工方式，通常具有很好的絕緣性同時導熱性能差。

圖1：熱塑性塑料色母粒

一、為啥需要絕緣導熱塑料

電子和電氣設備不斷在越來越小的體積中制造出越來越多的能量，這使得傳統的金屬散熱方式遇到挑戰，制備微小而復雜的形狀組件成本高昂且低效。而塑料具有其易于加工特性帶來了獨特的解決方案，且塑料相比于金屬或陶瓷等非金屬材料而言比重更小，可以讓組件更輕，這對于材料的運輸甚至使用中的能量消耗降低有著重要意義。塑料雖然具有很多優點，但不能忽視的是其導熱性能差這一點，在工業上，為了讓塑料滿足電子電器設備的散熱需求，通常通過在塑料中添加導熱填料的方式來讓它導熱性達到應用需求?？偟膩碚f，相比于金屬及陶瓷等無極材料絕緣導熱塑料具有成本更低、制備過程自動化程度高、成型周期更短的特點。

圖2：注塑成型系統

圖3：各種注塑成型件

二、導熱絕緣塑料的典型應用

在許多應用中，熱塑性塑料零件都可以取代金屬、陶瓷等材料。“導熱性”+“電氣絕緣”+“容易成型”的特性（此外，塑料還具備絕佳的色彩控制能力這是金屬及陶瓷望塵莫及的），使導熱塑料的用途得以極大程度擴展，不僅可以替代金屬，還可以替代混雜復合材料的組件，導熱絕緣塑料開啟了通往時代焦材料--新型熱管理應用的大門。

在這些場合熱塑性化合物必須具備所需的導熱性才能滿足這些應用的需求，常見的典型應用包括：電路板上的定制模具式散熱器、設備熱交換器的管道、高速旋轉機械組件的絕緣部件、LED燈泡的散熱外殼、電信設備的組件、汽車發動機罩內的零件/外殼以及電子組件單元等。

圖4：電信設備外殼散熱也很重要哦

三、為啥hBN與熱塑性塑料更配？

過去為了改善塑料的某些性能或降低塑料的制備的成本，往往會添加重晶石，碳酸鈣、高嶺土等低成本礦物或玻璃填料。但由于這些填料能力較差不適用于更高級別的導熱要求的塑料制品，此外對于有電氣絕緣性能要求的應用領域而言，金屬、碳和石墨填料也不適用，綜合各種要求，陶瓷填料已成為標準的選擇，常見的導熱絕緣陶瓷填料中有hBN（六方氮化硼）、AIN、Si3N4、SiC、Al2O3以及ZnO等，hBN密度最低，摩擦系數也較低。導熱填料除了應該具備優秀的絕緣導熱能力外，其添加對熱塑性塑料的加工過程的影響也是我們不得忽視的重要組成，下是六方氮化硼的幾個優勢整理。

1、hBN因具有類似石墨的片狀形狀而素有白色石墨之稱，hBN光滑無摩擦，可大大降低了注塑成型和擠壓設備的磨損，有效提升設備的使用壽命。

2、hBN呈白色，當明確要求潔白干凈的外觀時這一點尤為有用，例如食品和醫用聚合物。

3、在眾多陶瓷填料中，hBN密度最低，低密度有助于最大程度地降低組件重量，可可實現制造輕量化的塑料化合物。

當然，除了如上幾點之外，hBN的添加還能使塑料具有低熱膨脹系數，讓塑料組件尺寸更穩定，有助于滿足尺寸要求嚴苛應用場合需求。同時，對于復合材料而言，不同組分之間的相容性也及其重要的考核條件，經過合適的表面處理，hBN可以與多種樹脂體系相容，可以得到性能更加好、更穩定的塑料制品。

圖5：六方氮化硼

本文部分內容參考自如下資料：

1、圣戈班陶瓷材料有限公司，技術手冊：用于熱塑性聚合物的CarboThermTM氮化硼填料（含導熱絕緣化合物的創新解決方案）。

網址：www.bn.Saint-gobain.com

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