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29.0 s.
The strongly anisotropic thermal transport properties of talc filled polypropylene allow the design of composites with a predefined maximum heat flow direction which is capable to transport heat in a preferred direction.
Besides the technical applications of higher conducting polymers, the higher thermal transport properties of some composites can be used to optimize the mould process by enhancing the cooling of the composites during the process cycle.
Acknowledgements
The authors would like to thank P. Duifhuis and
R. Mangnus, Minelco B.V. (Rotterdam, The Netherlands) for the support and providing materials. Many thanks go to Mr M. Bosse and Mr H. Seegel for their help with injection moulding experiments.
摘要：聚丙烯复合材料的冷却情况被用于在同一注塑成型过程中，对影响散热性能的各种填料（磁铁矿，重晶石，铜，滑石，玻璃纤维和锶铁氧体）于不同比例下的调查。注塑成型期间，分别对室温和高温时热电偶在型腔模具表面的测量记录和对斜坡冷却曲线的热扩散分析中发现：该注射成型的工艺和该模具的填充材料使冷却曲线显示出不同的合并路段。所以说热扩散系数是个暂时性的系数。热扩散表明，最高值为30％的滑石粉填充聚丙烯，在最短的冷却时间可以发现35％铜填充聚丙烯。系统性变化的具有热传递性能的复合材料，在不同的填充材料和填充比例中使注塑过程优化，并以此来定制热流性能。此外，滑石粉填充聚丙烯使设计的复合材料与预定的最高热流相附，是热传递的首选方向。
关键词：聚丙烯 ;热性能;注塑成型;微粒填料
1 .导言
塑料中所用的填料基本上可以分为两种：非活性(或添加物)填料和活性(或功能性)填料。填料在塑料工业中有着非常广泛的应用，并且填料现在的增长速度已经超过了树脂本身的增长速度。填料主要用于三类主要的聚合物当中(热塑性塑料、热固性树脂以及橡胶)。填料是许多聚合物产品的关键组成部分;因而填料市场既复杂又颇具价值(2008年在欧洲市场的价值为23亿欧元)。填料，尤其是无机类的材料，可以是天然化合物或者是经过合成得到的产品;并且不同的填料在价格和应用领域方面也各不相同。非活性填料主要用于降低成本;功能性填料则是为了使聚合物在性能方面发生特有的改变。因此，尽管不存在完全没有活性而仅仅可以用作降低塑料成本的填料，但是填料的使用仍然使得塑料化合物可以满足其对自身的所有要求。对于填料和添加剂的要求在很大程度上取决于塑料产品自身的需要，但是诸如市场驱动力之类的影响因素也是重要的，这些影响因素具体是指：不断扩展的食物配送对改进包装的要求，防火法规的变化，和在汽车和电子配件行业等高温环境中材料的使用，以及回收利用问题。通常来讲，聚合物填充体系的性质取决于填料颗粒的尺寸、形状以及表面性质等因素。除了少数例外情况，通过向聚合物中加入一定量的填料对聚合物进行改性，可以在连续的聚合物基体相中形成含有填料的多相体系。相应获得的混合物具有独特的微观或宏观结构，并且形成对应的性能。使用填料的主要原因是可以对聚合物进行性能的改性或提高，降低总体成本，对加工性能进行改善或控制。填料几乎可以影响到聚合物的每一种性质，例如密度、收缩率、膨胀系数、导电性、渗透性、机械性能以及热性能等等。配方设计师们首先必须注意到塑料所要获得的主要影响，然后对填料装载量、填料的混合物、其他添加剂等因素进行调整。常常，每种填料的选择不但取决于其化学组成还取决于颗粒的尺寸、形状和硬度等其他因素。固体颗粒和纤维材料可以被当作塑料中的填料来使用。碳酸钙、陶土、长石、硅土以及钙硅石是最主要的矿物填料。宽泛地讲，短切玻璃纤维(与哑光、连续型的粗纱织物相对应)以及实心玻璃、高分子小球、玻璃、金属闪光粉、空心微珠和碳纳米管等碳基材料也都被定义为填料。功能性填料方面最新的进展当中包含一些特殊纳米填料，这些纳米材料的使用旨在使材料具有期望的特定性能。在给定的体系当中，对材料的机械性能、电学性能或光学性能会形成影响的重要参数之一为填料的分散度。一些物理和化学因素可以影响到填料的分散过程，这些因素包括：填料聚集体的结构和粘性，填料的表面活性，聚合物和填料间的化学相互作用，以及聚合物向填料聚集体的任何的渗透行为。 常用的塑料，如聚丙烯和聚酰胺都有一个低导热系数。导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒钟内（1S），通过1平方米面积传递的热量论文网，单位为瓦/米·度。导热系数仅针对存在导热的传热形式，当存在其他形式的热传递形式时，如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系，该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数。此外，导热系数是针对均质材料而言的，实际情况下，还存在有多孔、多层、多结构、各向异性材料，此种材料获得的导热系数实际上是一种综合导热性能的表现，也称之为平均导热系数。不过在汽车行业，如传感器或执行器，需要新的材料或具有高导热性。通过增加合适的填料，比如塑料，其热行为聚合物是可以改变的。系统的热扩散大于1.2 /秒，从0.2 /秒多为补聚丙烯。这种填充聚合物具有较高的热导率，由于广泛的应用在电子封装上而成为一个越来越重要的研究领域。较高的热导率可以通过使用一个合适的填料达到，如铝，碳纤维和石墨，铝氮化物或磁铁矿颗粒。此外，在注塑机上模具的冷却反应，是受聚合物填料的热性能影响。然而，填充材料比较能体现出热导率的价值观。大幅比较不同的材料，是很困难的，甚至可以说是不可能的。 因此，聚丙烯样品不同的填充剂（四氧化三铁，硫酸钡，铜，玻璃纤维， 滑石粉）的挤出和注射成型用各种体积分