导热PPS材料的物理性能及其应用范围

导热PPS材料发展的原因

传统的热界面材料通常选用压铸铝材，具有导热性好、热传输速率高、加工成型容易等优点，但是比重大、电绝缘性差、加工成型工艺过程污染严重、生产效率低、不节能不环保。

随着欧盟、美国、日本等国家强制立法实施一系列LED照明灯节能与安保法规条款，压铸铝材制造的LED照明灯逐渐受到限制与禁用，并会最终被市场淘汰，故此尽快研究与开发出具有环保、节能、加工成型快、生产效率高、成本低的LED照明灯中使用的新型热界面材料成为近年来热点和迫切市场需求。

LED照明灯所带来的卓越效益——能耗低、寿命长、效率高及对环境影响小，连同新的各个国家立法，都在鼓励消费者逐渐使用LED照明灯等取代传统照明灯具。随着越来越多的新型LED照明灯具的不断开发，设计人员与生产制造商的不断探索与研究，一致认为导热PPS材料是一种合理的新型热界面材料选择。

导热PPS材料具有优良的机械力学性能，如质轻、耐化学腐蚀性强、电绝缘性能优异、耐冲击性高、加工成型简便，同时导热系数较高等特点，传统的不锈钢热传导率为15 W/m-K，压铸铝合金的热传导率为 50-100 W/m-K。

一般非工程塑料的热传导率只有0.2 W/m-K，导热PPS材料的热传导率范围为1-20 W/m-K。 在适当灯具散热结构设计及合适条件下，导热PPS材料在散热方面具有与传统压铸铝材同效，可以提供全新的LED照明灯具的设计自由度选择，减轻灯具的重量，这十分有利于安装大型的LED照明系统，而且又具有优异的电绝缘性能，符合安全法规要求，完全可替代压铸铝材作为LED照明灯中使用的新型热界面材料。

导热PPS材料作为散热材料的可行性

在散热系统方面，一直以来都是以铝作为材料。塑料由于其导热系数很小，不能满足散热要求，所从未用在LED散热领域。铭基公司推出的新型导热塑料在保持一般塑料材料的优点基础上，增加了它的导热系数，使其导热系数达到一般塑料的10-50倍。

铝材料的导热系数在200W/(m·K)，在导热系数小于5时，属于热传导受限的情况，这种情况下导热系数很小的变化都会造温度差很大的变化，一般的塑料导热系数都在1以下，所以如果用于散热系统将导致结温的迅速上升，必然会降低LED灯具的使用寿命。在导热系数大于5W时，属于对流受限情况，当材料厚度在5mm及以下的情况下，导热系数对温度差的影响都是趋近于0，所以此时导热系数是5W/mK或者20W/mK对结温的影响已经相差不大了。为了满足不同情况下对材料导热系数的要求，导热塑料的导热系数分别为1，5，10，15，20W/mK，可以满足一般大功率LED灯具对散热效果的要求。

导热PPS材料的优点

01质量轻

在室内照明中，灯具的重量对多方面都有影响，比如重量增加会加大灯具的安装、运输难度，也会对人身安全造成隐患等。纯铝的密度为2700kg/m3 ，铝合金的密度将会更大，而导热塑料的密度为1420 kg/m3 左右，约为铝合金的一半，所以在外形相同的情况下，重量也仅为铝合金的一半左右。

02更加环保安全

在塑料外壳的生产过程中，几乎不会产生什么有毒污染，而铝壳在生产中经常会有电镀的工序，而电镀产生的废液中的金属会对水源和土壤造成严重的污染。安全方面塑料为绝缘材质，不用担心因为灯的外壳导电而产生的安全隐患。在耐高压测试方面，塑料具有绝对的优势。

03提高设计自由度

塑料的流动性很好，所以可以生产很薄的部件，以及设计更加复杂的形状。铝壳的主要生产方法是压铸或拉伸成型，在生产过程中无法进行较复杂形状的加工。另外在表观效果来说，注塑产品会更加漂亮，还可以加上与其它企业不同的自身标志。

04加工方便，效率更高

塑料导热材料与其他塑料件一样，可以一次成型，无需后加工，而且在注塑成型时，模具可设计为一出四，所以工作效率很高。铝材料在挤出成型后往往还要有去毛边的程序，如果对外形的要求比较高的话，铝材料还要进行镀镍等工序，加工周期还将增长。

05启动系统简化

在外壳为铝合金时，由于外壳导电，内部必须采用隔离启动系统，塑料本身绝缘，没所以用作散热系统时可以采用非隔离启动系统，由于非隔离系统相对于隔离系统来说不仅成本较低而且体积较小，这样不仅可以降低成本而且所占空间会更小。

06降低系统成本

就单价来说，单位质量的导热塑料价格必然是高于铝的，但系统成本却持平或较低，且数量越大，塑料的成本优势越明显。另外，塑料导热材料目前处于一个初级阶段，将来的价格随产业的发展和产品量的增加一定会降低，而铝作为有色金属的价格却不太可能有明显的降低。塑料降低成本主要体现在加工费用方面。