Введение
Армированные волокнами пластики легкие, но при этом обладают высокой жесткостью. Эти свойства делают их полезными в качестве конструкционных материалов в автомобильной промышленности. Для оптимизации времени производства важным свойством является теплопроводность этих материалов. Она зависит не только от температуры, но и от ориентации армирующего материала.
С помощью LFA 467 HyperFlash® можно легко и быстро определить теплопроводность анистропных материалов в зависимости от температуры в различных пространственных направлениях.
Образцы и эксперименты
Исследовалась эпоксидная смола, армированная углеродными волокнами, однонаправленно* и двунаправленно**. Теплопроводность анализировалась как параллельно, так и перпендикулярно направлению волокон. Измерения проводились в стандартном держателе образцов (квадрат 12,7 мм) в диапазоне от 120°C до 200°C с шагом 20 К. Удельная теплота определялась с помощью прибора DSC 204 F1 Phoenix® .
* однонаправленный: все волокна армирующего материала параллельны друг другу
** двунаправленный: волокна армирующего материала пересекаются под углами 0° и 90°
Результаты и обсуждение
На рисунке 1 показана теплопроводность однонаправленно (черный) и двунаправленно (красный) армированных пластиковых образцов. Образец, армированный однонаправленно, измеренный в направлении волокон (черный dots), показал самую высокую теплопроводность. Теплопроводность двунаправленно армированного образца, также измеренная в направлении волокон, была немного ниже. Из-за высокой теплопроводности углеродных волокон в направлении волокон (dots) теплопроводность параллельно направлению волокон была в 7-12 раз выше, чем теплопроводность перпендикулярно направлению волокон (ромбики) для обоих образцов. Измерения в перпендикулярном направлении дали практически одинаковые значения теплопроводности для обоих образцов, поскольку общая ориентация волокон перпендикулярно направлению измерения практически не влияет.
Заключение
Для специальных измерительных задач на LFA 467 Hyperflash были разработаны различные держатели образцов, например, для измерений жидкостей, порошков, тонких металлических фольг и т.д. Среди них - специальный ламинатный держатель образцов, используемый в описанных здесь исследованиях. С помощью этого специально разработанного держателя образцов можно быстро и легко определить анистропию в теплопроводности материалов, пропитанных углеродным волокном, из-за ориентации встроенных волокон.