Введение
Полиметилметакрилат (ПММА), обычно называемый акриловым стеклом или торговыми названиями Plexiglas® или Perspex®, представляет собой прозрачный термопластик, известный своей оптической прозрачностью, жесткостью, прочностью, устойчивостью к ударам, долговечностью и низкой плотностью. Эти характеристики делают его идеальным материалом, часто используемым в качестве альтернативы стеклу, для широкого спектра применений в оптике, электронике, автомобильной, морской, аэрокосмической и строительной промышленности. Учитывая широкое применение ПММА в различных отраслях, понимание его теплового поведения необходимо для обеспечения безопасности, оптимизации терморегулирования, улучшения дизайна, производительности и производственных процессов.
Экспериментальный
Два образца ПММА были испытаны с помощью измерителя теплового потока с защитой TCT 716 Lambda (GHFM) по методу, описанному в ASTM E1530. Этот стационарный метод предполагает помещение образца известной толщины между двумя пластинами, поддерживаемыми при разных температурах, и пропускание тепла через образец.
Затем измеряется тепловой поток через толщину образца и рассчитывается теплопроводность. Два образца были испытаны в диапазоне температур от -10°C до 70°C с интервалом в 10°C. Диаметр каждого образца составлял примерно 51 мм, толщина - 3 мм, а плотность - 1,18 г/см³. Калибровка проводилась с использованием Vespel® SP-1. Образцы испытывались под нагрузкой 175 кПа, а для снижения контактного сопротивления на них был нанесен тонкий слой термопасты.
Результаты и обсуждение
Теплопроводность ПММА в измеренном диапазоне температур от -10°C до 70°C составила примерно 0,19 Вт/(м-К), немного увеличившись до 0,20 Вт/(м-К) в этом диапазоне. Оба образца ПММА были протестированы три раза в этом диапазоне, продемонстрировав хорошую повторяемость измерений; среднее относительное стандартное отклонение составило 1% во всем диапазоне температур.
Данные, представленные на диаграмме 1, представляют собой среднее значение этих трехкратных измерений. Очевидно, что теплопроводность демонстрирует почти линейную тенденцию в этом диапазоне температур, и согласие между двумя отдельными тестовыми образцами является превосходным.
Значения теплопроводности для ПММА можно найти в различных литературных источниках. Обычно в литературе указывается, что теплопроводность ПММА при комнатной температуре составляет около 0,19 Вт/(м-К). Антониадис и др. собрали многочисленные литературные источники и разработали рекомендуемый набор данных для ПММА в диапазоне температур от -178°C до 90°C [1]. Результаты теплопроводности, полученные в ходе данного исследования (среднее значение для образцов ПММА 1 и 2), представлены на диаграмме 2 вместе с эталонными значениями, приведенными Антониадисом и др. Очевидно, что представленные здесь данные очень хорошо согласуются с эталонными значениями.
Резюме
Теплопроводность ПММА измерялась в диапазоне от -10°C до 70°C с помощью измерителя теплового потока TCT 716 Lambda Guarded. Теплопроводность варьировалась от 0,19 Вт/(м-К) до 0,20 Вт/(м-К), демонстрируя небольшое увеличение с ростом температуры. Измеренные значения точно совпали со справочными данными из литературы [1], подтверждая, что TCT 716 Lambda обеспечивает точные и надежные измерения теплопроводности ПММА, что является важным свойством для понимания тепловых характеристик материала.