Introdução
O PTFE (politetrafluoroetileno), também conhecido como Teflon®, é um polímero termoplástico conhecido por sua excelente resistência a produtos químicos e ao calor. É comumente usado em várias aplicações, como utensílios de cozinha, isolamento elétrico, equipamentos médicos e de laboratório, lubrificantes, vedações e materiais de gaxeta. Além disso, os enchimentos podem ser incorporados ao PTFE para modificar suas propriedades. Por exemplo, cargas de vidro são frequentemente adicionadas para melhorar suas características térmicas e mecânicas. Portanto, é essencial compreender o comportamento térmico do PTFE com e sem carga em toda a sua faixa de temperaturas operacionais.
Experimental
A Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica foi determinada usando o medidor de fluxo de calor com proteção (GHFM) TCT 716 Lambda. Essa técnica de estado estável envolve a colocação de uma amostra de espessura conhecida entre duas placas mantidas em temperaturas diferentes, permitindo que o calor flua através da amostra. O fluxo de calor através da espessura da amostra é medido, e a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica é então calculada.
O método GHFM se diferencia de outros métodos porque é particularmente eficaz para amostras tradicionalmente desafiadoras, por exemplo, materiais não homogêneos e anisotrópicos, como amostras multicamadas e compostas [1]. Além dos materiais homogêneos mais comuns, o GHFM também é capaz de determinar com precisão a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica de materiais em camadas ou preenchidos (por exemplo, polímeros preenchidos com vidro).
Para este estudo, foram obtidas amostras de PTFE (tabela 1) de dois fabricantes diferentes, incluindo uma amostra de PTFE não preenchida e uma preenchida com fibra de vidro de um dos fabricantes. Cada amostra de teste tinha um diâmetro de aproximadamente 50 mm e uma espessura de 3 mm. Um resumo das informações da amostra é fornecido na tabela abaixo. As medições foram realizadas em uma faixa de temperatura de aproximadamente -10°C a 200°C, e a calibração foi realizada com o Vespel® SP-1. Uma fina camada de composto de silicone para juntas térmicas foi aplicada entre as amostras e as placas do instrumento para minimizar a resistência interfacial. Uma pressão de aproximadamente 175 kPa foi aplicada aos corpos de prova durante o teste.
Tabela 1: Espécimes de teste
| Amostra 1 | Amostra 2 | Amostra 3 | |
|---|---|---|---|
| Material | PTFE não preenchido | PTFE não preenchido | PTFE preenchido com fibra de vidro |
| Fabricante | A | B | B |
| Espessura da amostra | 2.90 mm | 3.20 mm | 3.15 mm |
| DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. Densidade da amostra | 2.118 g/cm³ | 2.166 g/cm³ | 2.172 g/cm³ |
Resultados e análise
Os resultados da Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica aparente versus temperatura para as amostras testadas são apresentados na Figura 1. As amostras não preenchidas dos fabricantes A (curva azul) e B (curva laranja) estão alinhadas com os valores esperados da literatura, que é de aproximadamente 0,27 W/(m-K) à temperatura ambiente [2]. Além disso, a Amostra 2 tem uma DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade maior do que a Amostra 1, o que leva a um aumento correspondente na Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica. Conforme previsto, a amostra com enchimento de fibra de vidro apresenta uma Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica significativamente maior. Além disso, sabe-se que o PTFE passa por uma Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase sólido-sólido à temperatura ambiente [3], o que fica evidente na mudança perceptível na Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica aparente nessa região de temperatura. (Deve-se observar que, durante essa região de Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase, o calor é absorvido pelo material, cujos efeitos não fazem parte do escopo desta nota de aplicação). Acima dessa região de Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase, o efeito do aumento da temperatura na Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica é mínimo [4].
Resumo
Os resultados mostraram que as amostras não preenchidas de ambos os fabricantes estavam alinhadas com os valores de Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica esperados do PTFE não preenchido com base em fontes da literatura. A amostra com maior DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade apresentou maior Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica, e a amostra preenchida com fibra de vidro demonstrou maior condutividade térmica. Além disso, o PTFE passou por uma Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase sólido-sólido à temperatura ambiente, o que ficou evidente na alteração da condutividade térmica. Acima dessa Transições de faseO termo transição de fase (ou mudança de fase) é mais comumente usado para descrever transições entre os estados sólido, líquido e gasoso.transição de fase, o efeito da temperatura sobre a condutividade térmica foi mínimo. Os resultados deste estudo demonstram que o TCT 716 Lambda é altamente eficaz para analisar as propriedades térmicas do PTFE com e sem enchimento.