Introducere
Sulfura de polifenilenă (PPS) este un polimer termoplastic de înaltă performanță care este utilizat în aplicații tehnice solicitante datorită rezistenței sale termice și chimice ridicate, precum și stabilității dimensionale. PPS joacă un rol central în fabricarea componentelor solicitate termic și mecanic, în special în industria auto, electronică și aerospațială. Cunoașterea cuprinzătoare a conductivității termice este esențială pentru proiectarea și gestionarea termică a acestor componente. Aceasta permite modelarea precisă a fluxurilor de căldură și previne supraîncălzirea locală, ceea ce, la rândul său, crește siguranța în funcționare și durata de viață a sistemelor.
Metoda GHFM
TCT 716 Lambda, care funcționează conform metodei GHFM (guarded heat flow meter), poate efectua o caracterizare simplă a polimerilor datorită capacității sale de a măsura direct conductivitatea termică. Pot fi detectate chiar și modificările small în compoziția chimică, datorate adăugării de materiale de umplutură.
Măsurători
Tabelele 1 și 2 descriu atât probele de PPS testate, cât și condițiile de măsurare. Au fost disponibile eșantioane de PPS pur și modificat (fibră de sticlă + negru de fum). Toate probele au fost analizate utilizând TCT 716 Lambda.
Tabelul 1: Eșantioane
| Eșantion | PPS pur | PPS umplut |
|---|---|---|
| Număr | 2 | 2 |
| Grosime | 4 și 5 mm | 4 și 5 mm |
| Diametru | Aprox. 51 mm | Aproximativ 51 mm |
Tabelul 2: Parametrii de măsurare
| Program de temperatură | 25 - 200°C în pași de 25-K |
|---|---|
| Gradient de temperatură | 30 K |
| Presiune | 175 kPa |
| Material de calibrare | Vespel Sp1 |
Rezultate și discuții
Figura 1 oferă o imagine de ansamblu a măsurătorilor conductivității termice obținute din probele de PPS umplute și neumplute. Curbele de măsurare portocalii prezintă rezultatele testelor de conductivitate termică pentru probele realizate din PPS pur, în timp ce curbele de măsurare albastre reprezintă rezultatele pentru probele umplute. După cum era de așteptat, probele umplute prezintă o conductivitate termică semnificativ mai mare (aproximativ de un factor de 1,75) decât PPS-ul pur. Rezultatele pentru probele umplute sunt aproape identice.
În cazul probelor realizate din PPS pur, proba de 4 mm are o conductivitate termică ușor mai scăzută (diferență de aproximativ 6,3%). Acest lucru se datorează probabil diferențelor structurale dintre cele două probe. Proba de 4 mm pare să prezinte o neomogenitate (a se vedea figura 2) care, la o examinare mai atentă, ar putea fi legată de porii din anumite zone ale materialului (a se vedea figura 3). Această neomogenitate structurală provine probabil din procesul de fabricație. Porii duc în mod normal la o reducere a conductivității termice, fapt confirmat de rezultatele măsurătorilor TCT.
Rezumat
TCT 716 Lambda permite măsurarea directă a conductivității termice a polimerilor și oferă o eficiență ridicată în analizarea diferențelor de proprietăți termice dintre matricile polimerice pure și polimerii ranforsați cu umplutură. De asemenea, detectează în mod fiabil variațiile subtile cauzate de modificările structurale rezultate din diferite procese de fabricație.
În plus, TCT 716 Lambda dispune de două stive de testare independente, ceea ce permite colectarea mai rapidă a datelor și un randament mai mare - un avantaj important pentru controlul calității în mediul industrial.