Johdanto
Polyfenyleenisulfidi (PPS) on korkean suorituskyvyn omaava kestomuovipolymeeri, jota käytetään vaativissa teknisissä sovelluksissa sen korkean lämpö- ja kemikaalinkestävyyden sekä mittapysyvyyden ansiosta. PPS:llä on keskeinen rooli lämpö- ja mekaanisesti rasitettujen komponenttien valmistuksessa erityisesti auto-, elektroniikka- ja ilmailu- ja avaruusteollisuudessa. Lämmönjohtavuuden kattava tuntemus on ratkaisevan tärkeää tällaisten komponenttien lämpösuunnittelun ja lämmönhallinnan kannalta. Se mahdollistaa lämpövirtojen tarkan mallintamisen ja estää paikallisen ylikuumenemisen, mikä puolestaan lisää järjestelmien käyttöturvallisuutta ja käyttöikää.
GHFM-menetelmä
TCT 716 Lambda, joka toimii GHFM-menetelmän (guarded heat flow meter) mukaisesti, mahdollistaa polymeerien suoran luonnehdinnan, koska se pystyy mittaamaan lämmönjohtavuuden suoraan. Jopa small voidaan havaita kemiallisen koostumuksen muutokset, jotka johtuvat täyteaineiden lisäämisestä.
Mitat
Taulukoissa 1 ja 2 kuvataan sekä testatut PPS-näytteet että mittausolosuhteet. Käytettävissä oli näytteitä puhtaasta ja muunnetusta PPS:stä (lasikuitu + HiilimustaLämpötila ja ilmakehä (puhdistuskaasu) vaikuttavat massanmuutostuloksiin. Vaihtamalla ilmakehä esimerkiksi typestä ilmaan TGA-mittauksen aikana voidaan lisäaineet, esimerkiksi hiili-musta, ja polymeerin irtotavarana oleva polymeeri erottaa toisistaan ja määrittää määrällisesti.hiilimusta). Kaikki näytteet analysoitiin käyttäen TCT 716 Lambda.
Taulukko 1: Näytteet
| Näyte | Puhdas PPS | Täytetty PPS |
|---|---|---|
| Määrä | 2 | 2 |
| Paksuus | 4 ja 5 mm | 4 ja 5 mm |
| Halkaisija | Noin 51 mm | Noin 51 mm |
Taulukko 2: Mittausparametrit
| Lämpötilaohjelma | 25 - 200 °C 25 K:n askelin |
|---|---|
| Lämpötilagradientti | 30 K |
| Paine | 175 kPa |
| Kalibrointimateriaali | Vespel Sp1 |
Tulokset ja keskustelu
Kuvassa 1 on yleiskatsaus sekä täytetyistä että täyttämättömistä PPS-näytteistä saaduista lämmönjohtavuusmittauksista. Oranssit mittauskäyrät osoittavat puhtaasta PPS:stä valmistettujen näytteiden lämmönjohtavuusmittausten tulokset, kun taas siniset mittauskäyrät edustavat täytettyjen näytteiden tuloksia. Odotetusti täytettyjen näytteiden LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus on huomattavasti korkeampi (noin 1,75-kertainen) kuin puhtaan PPS:n näytteiden. Täytettyjen näytteiden tulokset ovat lähes identtiset.
Puhtaasta PPS:stä valmistettujen näytteiden tapauksessa 4 mm:n näytteen LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus on hieman alhaisempi (ero noin 6,3 %). Tämä johtuu todennäköisesti näiden kahden näytteen rakenteellisista eroista. Neljän millimetrin näytteessä näyttää olevan epähomogeenisuutta (ks. kuva 2), joka tarkemmin tarkasteltuna voisi liittyä huokosiin tietyillä materiaalin alueilla (ks. kuva 3). Tämä rakenteellinen epähomogeenisuus johtuu todennäköisesti valmistusprosessista. Huokoset johtavat tavallisesti lämmönjohtavuuden heikkenemiseen, minkä TCT-mittausten tulokset vahvistavat.
Yhteenveto
TCT 716 Lambda mahdollistaa polymeerien lämmönjohtavuuden suoran mittaamisen ja tarjoaa suuren tehokkuuden analysoitaessa lämpöominaisuuksien eroja puhtaiden polymeerimatriisien ja täyteaineilla vahvistettujen polymeerien välillä. Se havaitsee myös luotettavasti eri valmistusprosesseista johtuvien rakennemuutosten aiheuttamat hienovaraiset vaihtelut.
Lisäksi osoitteessa TCT 716 Lambda on kaksi toisistaan riippumatonta testipinoa, mikä mahdollistaa nopeamman tiedonkeruun ja suuremman läpimenon - tärkeä etu laadunvalvonnassa teollisuusympäristöissä.