还在为塑料散热问题苦恼吗？这里有一份全面的导热塑料选购指南！

一、导热塑料的主要特性

1. 性能优势

重量优势：密度仅为铝合金的三分之二，显著提升产品轻量化。

成型效率：采用注塑成型工艺，省去了传统金属加工中的后处理步骤，缩短了生产周期。

成本效益：加工效率高、材料轻量化且环保，带来卓越的性价比。

环境效益：与金属和陶瓷相比，生产工艺更清洁、可回收利用，碳足迹更低。

设计灵活性：可实现复杂几何形状和薄壁结构，适用于各种应用。

电气安全性：兼具导热性和优异的绝缘性，是非隔离电源的理想选择。

化学稳定性：出色的耐腐蚀性，可在恶劣环境下长期使用。

2. 性能比较

II. 热理论与散热设计

1. 传热机制

1. 对流：

- 遵循牛顿冷却定律，依赖于流体（例如空气）的运动。强制对流（例如风扇）可增强热交换。

2. 传导：

- 效率取决于：

- 有效接触面积

- 材料厚度

- 热导率 (λ)

（金属传统上占主导地位）

3. 辐射：

- 红外辐射（波长 8-14 μm）传递能量，受以下因素影响：

- 散热器几何形状

- 有效辐射表面积

- 材料发射率

二、 热阻模型

系统总热阻 (Rj1-Rj5) 是一个级数总和。导热塑料优化了两个关键热阻：

Rj3（基材热阻）

Rj5（散热器-空气界面热阻）

3. 临界热导率阈值

当λ > 5 W/m·K 且厚度 < 5 mm 时，对流占主导地位，使塑料的性能与金属相当。

4. 塑料与金属的热导率

传统观点：金属（例如铝，λ≈200 W/m·K）是 LED 散热器的主导，而塑料（λ<1 W/m·K）则不适用。

主要发现：

1. 低λ (<5 W/m·K)：传统塑料（λ<1 W/m·K）性能不佳。

2. 突破范围（λ≥5 W/m·K + 厚度<5 mm）：受对流驱动，λ 的影响逐渐减小。

3. 替代可行性：λ≥20 W/m·K（为金属的十分之一）且热源距离小于5 mm 的塑料可达到同等性能。

创新：导热塑料（λ≥5 W/m·K + 薄壁设计）打破了依赖金属的模式。

三、材料组成与选择

1. 导热填料

金属：电子驱动（例如，Cu/Al 粉末）——高效且导电。

非金属：声子驱动（例如，Al₂O₃、BN）——电绝缘。

2. 填料性能比较

3. 基质与配方

聚合物：PPS、PA6/66、LCP、PC——兼顾耐温性、加工性能和成本。

性能类型：

绝缘：氧化物/氮化物填料（例如，Al₂O₃ + PA6）。

导电性：金属/石墨填料（例如碳+PA）。

四. 市场概况及产品

1. 全球品牌

SABIC：DTK22、OX11315、OX10324、PX11311U、PX11313、PX13322、PX13012、PX10323

Envalior：D5506、D3612、Stanyl-TC154/155、TKX1010D、D8102、Stanyl-TC153

Celanese：D5120

2. 材料选择标准

热性能：高λ填料（BN/SiC，适用于高要求应用）。

电气安全性：绝缘填料（Al₂O₃/BN）。

成型性：高流动性聚合物（例如尼龙），适用于复杂部件。

成本：Al₂O₃ 性价比高；BN 价格实惠。

3. 行业创新

材料研发：高填料、低粘度复合材料（纳米填料技术）。

性能突破：实现 λ>5 W/m·K 的绝缘塑料。

4. 市场展望

受 5G、电动汽车和 Mini LED 的推动，对轻量化散热解决方案的需求日益增长（例如汽车电子产品、可穿戴设备）。