Inleiding
Polyfenyleensulfide (PPS) is een hoogwaardig thermoplastisch polymeer dat wordt gebruikt in veeleisende technische toepassingen vanwege de hoge thermische en chemische weerstand en de maatvastheid. PPS speelt een centrale rol bij de productie van thermisch en mechanisch belaste componenten, vooral in de auto-, elektronica- en ruimtevaartindustrie. Uitgebreide kennis van Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid is cruciaal voor het thermische ontwerp en het thermische beheer van dergelijke componenten. Het maakt nauwkeurige modellering van warmtestromen mogelijk en voorkomt plaatselijke oververhitting, wat op zijn beurt de operationele veiligheid en levensduur van de systemen verhoogt.
GHFM-methode
De TCT 716 Lambda, die werkt volgens de GHFM-methode (guarded heat flow meter), kan een eenvoudige karakterisering van polymeren uitvoeren dankzij de mogelijkheid om de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid direct te meten. Zelfs small veranderingen in de chemische samenstelling door toevoeging van vulstoffen kunnen worden gedetecteerd.
Metingen
In de tabellen 1 en 2 worden zowel de geteste PPS-monsters als de meetomstandigheden beschreven. Er waren monsters van puur en gemodificeerd PPS (glasvezel + roet) beschikbaar. Alle monsters werden geanalyseerd met de TCT 716 Lambda.
Tabel 1: Monsters
| Monster | Zuiver PPS | Gevuld PPS |
|---|---|---|
| Aantal | 2 | 2 |
| Dikte | 4 en 5 mm | 4 en 5 mm |
| Diameter | Ongeveer 51 mm | Ca. 51 mm |
Tabel 2: Meetparameters
| Temperatuurprogramma | 25 - 200 °C in stappen van 25 K |
|---|---|
| Temperatuurgradiënt | 30 K |
| Druk | 175 kPa |
| Kalibratiemateriaal | Vespel Sp1 |
Resultaten en discussie
Figuur 1 geeft een overzicht van de warmtegeleidingsmetingen van zowel gevulde als ongevulde PPS monsters. De oranje meetcurven tonen de resultaten van de warmtegeleidingstesten voor de monsters gemaakt van puur PPS, terwijl de blauwe meetcurven de resultaten voor de gevulde monsters weergeven. Zoals verwacht vertonen de gevulde monsters een significant hogere Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid (ongeveer een factor 1,75) dan het pure PPS. De resultaten voor de gevulde monsters zijn bijna identiek.
In het geval van de monsters gemaakt van puur PPS heeft het 4-mm monster een iets lagere warmtegeleiding (verschil van ongeveer 6,3%). Dit komt waarschijnlijk door structurele verschillen tussen de twee monsters. Het 4 mm monster lijkt een inhomogeniteit te hebben (zie afbeelding 2) die bij nader onderzoek in verband kan worden gebracht met poriën in bepaalde delen van het materiaal (zie afbeelding 3). Deze structurele inhomogeniteit is waarschijnlijk het gevolg van het fabricageproces. Poriën leiden normaal gesproken tot een vermindering van de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid, wat wordt bevestigd door de resultaten van de TCT-metingen.
Samenvatting
Met TCT 716 Lambda kan de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van polymeren direct worden gemeten en kunnen verschillen in thermische eigenschappen tussen zuivere polymeermatrices en met vulstoffen versterkte polymeren zeer effectief worden geanalyseerd. Het detecteert ook op betrouwbare wijze subtiele variaties die worden veroorzaakt door structurele veranderingen als gevolg van verschillende fabricageprocessen.
Bovendien beschikt de TCT 716 Lambda over twee onafhankelijke teststapels, waardoor gegevens sneller kunnen worden verzameld en een hogere doorvoer mogelijk is - een belangrijk voordeel voor kwaliteitscontrole in industriële omgevingen.