Détermination précise de la conductivité thermique du PTFE à l'aide du débitmètre thermique protégé TCT 716 Lambda

Introduction

Le PTFE (polytétrafluoroéthylène), également connu sous le nom de Teflon®, est un polymère thermoplastique connu pour son excellente résistance aux produits chimiques et à la chaleur. Il est couramment utilisé dans diverses applications telles que les ustensiles de cuisine, l'isolation électrique, les équipements médicaux et de laboratoire, les lubrifiants, les joints et les matériaux d'étanchéité. En outre, des charges peuvent être incorporées au PTFE pour en modifier les propriétés. Par exemple, des charges de verre sont souvent ajoutées pour améliorer ses caractéristiques thermiques et mécaniques. Il est donc essentiel de comprendre le comportement thermique du PTFE, qu'il soit chargé ou non, dans toute sa gamme de températures de fonctionnement.

Expérimental

La Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique a été déterminée à l'aide du TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter (GHFM). Cette technique en régime permanent consiste à placer un échantillon d'épaisseur connue entre deux plaques maintenues à des températures différentes, ce qui permet à la chaleur de circuler à travers l'échantillon. Le flux de chaleur à travers l'épaisseur de l'échantillon est mesuré et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique est ensuite calculée.

La méthode GHFM se distingue des autres méthodes car elle est particulièrement efficace pour les échantillons traditionnellement difficiles, par exemple les matériaux non homogènes et anisotropes, tels que les échantillons multicouches et composites [1]. Outre les matériaux homogènes plus standard, la GHFM est également capable de déterminer avec précision la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique des matériaux stratifiés ou chargés (par exemple, les polymères chargés de verre).

Pour cette étude, des échantillons de PTFE (tableau 1) ont été obtenus auprès de deux fabricants différents, y compris un échantillon de PTFE non chargé et un échantillon de PTFE chargé de fibres de verre provenant de l'un des fabricants. Chaque échantillon avait un diamètre d'environ 50 mm et une épaisseur de 3 mm. Le tableau ci-dessous résume les informations relatives aux échantillons. Les mesures ont été effectuées sur une plage de température allant d'environ -10°C à 200°C, et l'étalonnage a été réalisé à l'aide de Vespel® SP-1. Une fine couche de pâte à joint thermique à base de silicone a été appliquée entre les échantillons et les plaques de l'instrument afin de minimiser la résistance interfaciale. Une pression d'environ 175 kPa a été appliquée aux échantillons pendant les essais.

Tableau 1 : Échantillons d'essai

Résultats et analyse

Les résultats de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique apparente en fonction de la température pour les échantillons testés sont présentés dans la figure 1. Les échantillons non remplis des fabricants A (courbe bleue) et B (courbe orange) s'alignent sur les valeurs attendues de la littérature, qui sont d'environ 0,27 W/(m-K) à température ambiante [2]. En outre, l'échantillon 2 a une densité plus élevée que l'échantillon 1, ce qui entraîne une augmentation correspondante de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique. Comme prévu, l'échantillon avec une charge de fibres de verre présente une Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique nettement plus élevée. En outre, le PTFE est connu pour subir une Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase solide-solide à température ambiante [3], ce qui se traduit par un changement notable de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique apparente dans cette zone de température. (Il convient de noter que dans cette zone de Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase, le matériau absorbe de la chaleur, dont les effets n'entrent pas dans le champ d'application de la présente note d'application). Au-dessus de cette zone de Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase, l'effet de l'augmentation de la température sur la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique est minime [4].

Résumé

Les résultats ont montré que les échantillons non remplis des deux fabricants correspondaient aux valeurs de Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique attendues pour le PTFE non rempli, d'après les sources documentaires. L'échantillon à plus forte densité a présenté une Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique plus élevée, et l'échantillon rempli de fibres de verre a montré une conductivité thermique accrue. En outre, le PTFE a subi une Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase solide-solide à température ambiante, ce qui s'est traduit par une modification de la conductivité thermique. Au-delà de cette Transitions de phaseLe terme de transition de phase (ou changement de phase) est le plus souvent utilisé pour décrire les transitions entre les états solide, liquide et gazeux. transition de phase, l'effet de la température sur la conductivité thermique est minime. Les résultats de cette étude démontrent que le TCT 716 Lambda est très efficace pour analyser les propriétés thermiques du PTFE non chargé et chargé.