Einleitung
Polyphenylensulfid (PPS) ist ein hochleistungsfähiges, thermoplastisches Polymer, das aufgrund seiner hohen thermischen und chemischen Beständigkeit sowie seiner Formstabilität in anspruchsvollen technischen Anwendungen eingesetzt wird. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung thermisch und mechanisch beanspruchter Bauteile, insbesondere in der Automobil-, Elektronik- und Luftfahrtindustrie. Umfassende Kenntnisse der WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit sind für das thermische Design und das Wärmemanagement dieser Bauteile von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglichen eine präzise Modellierung von Wärmeflüssen und vermeiden lokale Überhitzungen. Dadurch erhöhen sich die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der Systeme.
GHFM-Methode
Das TCT 716 Lambda, das nach dem GHFM-Verfahren arbeitet, ermöglicht durch die direkte Messung der WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit eine einfache Charakterisierung der Wärmeübertragungseigenschaften von Polymeren. Selbst kleine Änderungen in der chemischen Zusammensetzung, die durch den Zusatz von Füllstoffen entstehen, können nachgewiesen werden.
Messungen
In den Tabellen 1 und 2 sind sowohl die getesteten PPSProben als auch die Messbedingungen beschrieben. Es standen Proben aus reinem und modifiziertem PPS (Glasfaser und Ruß) zur Verfügung. Alle Proben wurden mit dem TCT 716 Lambda analysiert.
Tabelle 1: Proben
| Probe | Reines PPS | Gefülltes PPS |
|---|---|---|
| Anzahl | 2 | 2 |
| Dicke | 4 und 5 mm | 4 und 5 mm |
| Durchmesser | Ca. 51 mm | Ca. 51 mm |
Tabelle 2: Messparameter
| Temperaturprogramm | 25 - 200°C in 25-K-Schritten |
|---|---|
| Temperaturgradient | 30 K |
| Druck | 175 kPa |
| Kalibriermaterial | Vespel Sp1 |
Ergebnisse und Diskussion
Abbildung 1 gibt einen Überblick über die Wärmeleitfähigkeitsmessungen an den gefüllten und ungefüllten PPS-Proben. Die orangefarbenen Messkurven zeigen die Ergebnisse der Wärmeleitfähigkeitstests an den Proben aus reinem PPS, die blauen Messkurven stellen die Ergebnisse der gefüllten Proben dar. Erwartungsgemäß weisen die gefüllten Proben eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit (Faktor ca. 1,75) auf als das reine PPS. Die Ergebnisse der gefüllten Proben sind nahezu identisch.
Bei den Proben aus reinem PPS zeigt die 4-mm-Probe eine etwas geringere Wärmeleitfähigkeit (Unterschied: ca. 6,3 %). Dies ist wahrscheinlich auf strukturelle Unterschiede zwischen den beiden Proben zurückzuführen. Die 4-mm-Probe scheint eine Inhomogenität aufzuweisen (siehe Abbildung 2), die bei näherer Betrachtung mit Poren in bestimmten Bereichen des Materials in Verbindung gebracht werden kann (siehe Abbildung 3). Diese strukturelle Inhomogenität stammt wahrscheinlich aus dem Herstellungsprozess. Poren führen für gewöhnlich zu einer Verringerung der Wärmeleitfähigkeit, was durch die Ergebnisse der TCT-Messungen bestätigt wird.
Zusammenfassung
Das TCT 716 Lambda ermöglicht die direkte Messung der Wärmeleitfähigkeit von Polymeren und ist sehr effizient bei der Analyse von Unterschieden in den thermischen Eigenschaften zwischen reinen Polymermatrizes und füllstoffverstärkten Polymeren. Es erkennt auch zuverlässig feine Abweichungen, die durch strukturelle Änderungen aufgrund unterschiedlicher Herstellungsverfahren verursacht werden.
Darüber hinaus verfügt es über zwei unabhängige Teststapel, die eine schnellere Datenerfassung und einen höheren Durchsatz ermöglichen – ein wichtiger Vorteil für die Qualitätskontrolle in industriellen Umgebungen.