The production of thermally conductive thermoplastic polymers with metallic or carbon fillers

Organik polimerlerin termal geçirgenlik değerleri çok düşüktür. Bu nedenle birçok uygulamada termal yalıtım malzemesi olarak kullanılmaktadırlar. Son yıllarda özellikle elektrik ve elektronik sanayinde daha ucuz, kolay üretim ve paslanmaz özellikler gibi avantajlara sahip oldukları için plastik malzemeler kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, bu kullanılan plastik malzemelerin belirli bir değerin üzerinde termal geçirgenlik katsayısına sahip olması niteliği aranmaktadır. Böylece elektrik ve elektronik devrelerin yarattığı ısının cihazın dışına atılması ve cihazın soğuması amaçlanmaktadır. Bu projede karboksilik asit grubu içeren bir polimerin (etilen-metakrilik asit kopolimeri Surlyn®), küresel tanecikli alüminyum tozu, pul tanecikli alüminyum tozu, pul tanecikli grafit tozu ve karbon elyaf gibi yüksek termal iletkenliğe sahip dolgu maddeleri ile değişik ağırlık oranlarında kompozitleri üretilmiştir. Alkalin yüzeyli bir metal olan alüminyum, karboksilik asit grubu içeren Surlyn® ile asit-baz nötrleşme reaksiyonu vermesi sonucunda iyonik bağ kurarak güçlü bir ara yüzey oluşturmaktadır. Surlyn® ile dolgu olarak grafit kullanıldığında arada bir etkileşim görme olasılığı çok düşüktür. Ancak dolgu olarak grafitin kimyasal yapısının aynısı olmasına rağmen karbon elyaf kullanıldığı zaman ara yüzeylerinde güzel bir etkileşim beklenebilir çünkü karbon elyaf üretimi sırasında yüzeyde 1,4-diketon, kinon, hidrokinon, dikarboksilik asit yapılarına yükseltgenmiştir. Bu kompozitlerde polimer-dolgu ara yüzey yapışma özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile belirlenmiştir. Dolgu maddesine uygulanan çeşitli bağlayıcı ajanlar ve çeşitli yüzey muameleleri ile ara yüzey bağ kuvveti artırılmıştır. Üretilen tüm kompozitlerin termal geçirgenlikteki artış termal kamera deneyleri ile saptanmıştır. Çalışma sonunda Surlyn® polimerinin termal iletkenliği 0.24 W/m∙K iken, % 40 grafit dolgulu Surlyn® kompozitinin termal iletkenliği 6.8 W/m∙K' e çıkarılmıştır.