Εισαγωγή
Το σουλφίδιο του πολυφαινυλενίου (PPS) είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιείται σε απαιτητικές τεχνικές εφαρμογές λόγω της υψηλής θερμικής και χημικής του αντοχής καθώς και της σταθερότητας των διαστάσεων του. Το PPS διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην κατασκευή εξαρτημάτων που καταπονούνται θερμικά και μηχανικά, ιδίως στην αυτοκινητοβιομηχανία, την ηλεκτρονική και την αεροδιαστημική βιομηχανία. Η ολοκληρωμένη γνώση της θερμικής αγωγιμότητας είναι ζωτικής σημασίας για τον θερμικό σχεδιασμό και τη θερμική διαχείριση αυτών των εξαρτημάτων. Επιτρέπει την ακριβή μοντελοποίηση των ροών θερμότητας και αποτρέπει την τοπική υπερθέρμανση, γεγονός που με τη σειρά του αυξάνει τη λειτουργική ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής των συστημάτων.
Μέθοδος GHFM
Το TCT 716 Lambda, το οποίο λειτουργεί σύμφωνα με τη μέθοδο GHFM (guarded heat flow meter), μπορεί να πραγματοποιήσει έναν απλό χαρακτηρισμό των πολυμερών χάρη στην ικανότητά του να μετρά απευθείας τη θερμική αγωγιμότητα. Ακόμη και οι αλλαγές στη χημική σύνθεση του small, λόγω της προσθήκης πληρωτικών ουσιών, μπορούν να ανιχνευθούν.
Μετρήσεις
Οι πίνακες 1 και 2 περιγράφουν τόσο τα δείγματα PPS που εξετάστηκαν όσο και τις συνθήκες μέτρησης. Διατίθενται δείγματα καθαρού και τροποποιημένου PPS (ίνες γυαλιού + αιθάλη). Όλα τα δείγματα αναλύθηκαν με τη χρήση του TCT 716 Lambda.
Πίνακας 1: Δείγματα
| Δείγμα | Καθαρό PPS | Πλήρες PPS |
|---|---|---|
| Αριθμός | 2 | 2 |
| Πάχος | 4 και 5 mm | 4 και 5 mm |
| Διάμετρος | Περίπου 51 mm | Περίπου 51 mm |
Πίνακας 2: Παράμετροι μέτρησης
| Πρόγραμμα θερμοκρασίας | 25 - 200 °C σε βήματα 25 Κ |
|---|---|
| Κλίση θερμοκρασίας | 30 K |
| Πίεση | 175 kPa |
| Υλικό βαθμονόμησης | Vespel Sp1 |
Αποτελέσματα και συζήτηση
Το Σχήμα 1 παρέχει μια επισκόπηση των μετρήσεων της θερμικής αγωγιμότητας που ελήφθησαν από δείγματα PPS με και χωρίς πλήρωση. Οι πορτοκαλί καμπύλες μέτρησης δείχνουν τα αποτελέσματα των δοκιμών θερμικής αγωγιμότητας για τα δείγματα από καθαρό PPS, ενώ οι μπλε καμπύλες μέτρησης αντιπροσωπεύουν τα αποτελέσματα για τα πληρωμένα δείγματα. Όπως αναμενόταν, τα γεμισμένα δείγματα παρουσιάζουν σημαντικά υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα (περίπου κατά 1,75 φορές) από το καθαρό PPS. Τα αποτελέσματα για τα γεμισμένα δείγματα είναι σχεδόν πανομοιότυπα.
Στην περίπτωση των δειγμάτων από καθαρό PPS, το δείγμα των 4 mm έχει ελαφρώς χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα (διαφορά περίπου 6,3%). Αυτό οφείλεται πιθανώς σε δομικές διαφορές μεταξύ των δύο δειγμάτων. Το δείγμα των 4 mm φαίνεται να παρουσιάζει μια ανομοιογένεια (βλ. σχήμα 2), η οποία, με μια πιο προσεκτική εξέταση, θα μπορούσε να συνδεθεί με πόρους σε ορισμένες περιοχές του υλικού (βλ. σχήμα 3). Αυτή η δομική ανομοιογένεια προέρχεται πιθανώς από τη διαδικασία κατασκευής. Οι πόροι συνήθως οδηγούν σε μείωση της θερμικής αγωγιμότητας, γεγονός που επιβεβαιώνεται από τα αποτελέσματα των μετρήσεων TCT.
Περίληψη
Το TCT 716 Lambda επιτρέπει την άμεση μέτρηση της θερμικής αγωγιμότητας των πολυμερών και προσφέρει υψηλή αποτελεσματικότητα στην ανάλυση των διαφορών των θερμικών ιδιοτήτων μεταξύ καθαρών πολυμερικών μητρών και πολυμερών ενισχυμένων με πληρωτικό υλικό. Επίσης, ανιχνεύει αξιόπιστα τις λεπτές διαφοροποιήσεις που προκαλούνται από δομικές αλλαγές που προκύπτουν από διαφορετικές διαδικασίες κατασκευής.
Επιπλέον, το TCT 716 Lambda διαθέτει δύο ανεξάρτητες στοίβες δοκιμών, επιτρέποντας ταχύτερη συλλογή δεδομένων και υψηλότερη απόδοση - ένα σημαντικό πλεονέκτημα για τον έλεγχο ποιότητας σε βιομηχανικά περιβάλλοντα.