Wprowadzenie
Siarczek polifenylenu (PPS) to wysokowydajny polimer termoplastyczny, który jest wykorzystywany w wymagających zastosowaniach technicznych ze względu na wysoką odporność termiczną i chemiczną, a także stabilność wymiarową. PPS odgrywa kluczową rolę w produkcji elementów poddawanych obciążeniom termicznym i mechanicznym, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym i lotniczym. Kompleksowa wiedza na temat przewodności cieplnej ma kluczowe znaczenie dla projektowania termicznego i zarządzania termicznego takimi komponentami. Umożliwia precyzyjne modelowanie przepływów ciepła i zapobiega lokalnemu przegrzaniu, co z kolei zwiększa bezpieczeństwo operacyjne i żywotność systemów.
Metoda GHFM
Urządzenie TCT 716 Lambda, które działa zgodnie z metodą GHFM (guarded heat flow meter), może przeprowadzić prostą charakterystykę polimerów dzięki możliwości bezpośredniego pomiaru przewodności cieplnej. Nawet small zmiany w składzie chemicznym, spowodowane dodaniem wypełniaczy, mogą zostać wykryte.
Pomiary
Tabele 1 i 2 opisują zarówno badane próbki PPS, jak i warunki pomiaru. Dostępne były próbki czystego i zmodyfikowanego PPS (włókno szklane + SadzaTemperatura i atmosfera (gaz przedmuchujący) wpływają na wyniki zmiany masy. Zmieniając atmosferę z np. azotu na powietrze podczas pomiaru TGA, można oddzielić i oznaczyć ilościowo dodatki, np. sadzę, i polimer luzem.sadza). Wszystkie próbki zostały przeanalizowane przy użyciu TCT 716 Lambda.
Tabela 1: Próbki
| Próbka | Czysty PPS | Wypełniony PPS |
|---|---|---|
| Liczba | 2 | 2 |
| Grubość | 4 i 5 mm | 4 i 5 mm |
| Średnica | Około 51 mm | Około 51 mm |
Tabela 2: Parametry pomiaru
| Program temperatury | 25 - 200°C w krokach co 25 K |
|---|---|
| Gradient temperatury | 30 K |
| Ciśnienie | 175 kPa |
| Materiał kalibracyjny | Vespel Sp1 |
Wyniki i dyskusja
Rysunek 1 przedstawia przegląd pomiarów przewodności cieplnej uzyskanych zarówno z wypełnionych, jak i niewypełnionych próbek PPS. Pomarańczowe krzywe pomiarowe przedstawiają wyniki testów przewodności cieplnej dla próbek wykonanych z czystego PPS, podczas gdy niebieskie krzywe pomiarowe przedstawiają wyniki dla próbek wypełnionych. Zgodnie z oczekiwaniami, próbki wypełnione wykazują znacznie wyższą przewodność cieplną (około 1,75 razy) niż czysty PPS. Wyniki dla próbek wypełnionych są niemal identyczne.
W przypadku próbek wykonanych z czystego PPS, 4-milimetrowa próbka ma nieco niższą przewodność cieplną (różnica ok. 6,3%). Jest to prawdopodobnie spowodowane różnicami strukturalnymi między tymi dwiema próbkami. Próbka o grubości 4 mm wydaje się mieć niejednorodność (patrz rysunek 2), która po bliższym przyjrzeniu się może być związana z porami w niektórych obszarach materiału (patrz rysunek 3). Ta strukturalna niejednorodność prawdopodobnie pochodzi z procesu produkcyjnego. Pory zwykle prowadzą do zmniejszenia przewodności cieplnej, co potwierdzają wyniki pomiarów TCT.
Podsumowanie
TCT 716 Lambda umożliwia bezpośredni pomiar przewodności cieplnej polimerów i oferuje wysoką skuteczność w analizie różnic właściwości termicznych między czystymi matrycami polimerowymi i polimerami wzmocnionymi wypełniaczami. Niezawodnie wykrywa również subtelne różnice spowodowane zmianami strukturalnymi wynikającymi z różnych procesów produkcyjnych.
Ponadto TCT 716 Lambda posiada dwa niezależne stosy testowe, co pozwala na szybsze gromadzenie danych i większą przepustowość - co jest ważną zaletą dla kontroli jakości w środowiskach przemysłowych.