Inledning
PTFE (polytetrafluoretylen), även känt som Teflon®, är en termoplastisk polymer som är känd för sin utmärkta kemikalie- och värmebeständighet. Den används ofta i olika applikationer som köksredskap, elektrisk isolering, medicinsk utrustning och laboratorieutrustning, smörjmedel, tätningar och packningsmaterial. Dessutom kan fyllmedel införlivas i PTFE för att modifiera dess egenskaper. Till exempel tillsätts ofta glasfyllmedel för att förbättra dess termiska och mekaniska egenskaper. Därför är det viktigt att förstå det termiska beteendet hos både ofylld och fylld PTFE under hela dess driftstemperaturområde.
Experimentell
Värmeledningsförmågan bestämdes med hjälp av TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter (GHFM). Denna stationära teknik innebär att ett prov med känd tjocklek placeras mellan två plattor som hålls vid olika temperaturer, vilket gör att värme kan flöda genom provet. Värmeflödet genom provets tjocklek mäts och värmeledningsförmågan beräknas därefter.
GHFM-metoden skiljer sig från andra metoder eftersom den är särskilt effektiv för traditionellt utmanande provkroppar, t.ex. icke-homogena, anisotropa material, såsom flerskikts- och kompositprover [1]. Förutom mer standardmässiga homogena material kan GHFM också exakt bestämma värmeledningsförmågan hos skiktade eller fyllda material (t.ex. glasfyllda polymerer).
För denna studie erhölls PTFE-prover (tabell 1) från två olika tillverkare, inklusive både ett ofyllt och ett glasfiberfyllt PTFE-prov från en av tillverkarna. Varje provkropp hade en diameter på cirka 50 mm och en tjocklek på 3 mm. En sammanfattning av informationen om proverna finns i tabellen nedan. Mätningarna utfördes inom ett temperaturområde på ca -10°C till 200°C och kalibreringen gjordes med Vespel® SP-1. Ett tunt lager silikonbaserad termisk fogmassa applicerades mellan provkropparna och instrumentplattorna för att minimera gränsytans motstånd. Ett tryck på cirka 175 kPa applicerades på provkropparna under provningen.
Tabell 1: Provkroppar
| Prov 1 | Prov 2 | Prov 3 | |
|---|---|---|---|
| Material | Ofylld PTFE | Ofylld PTFE | Glasfiberfylld PTFE |
| Tillverkare | A | B | B |
| Provets tjocklek | 2.90 mm | 3.20 mm | 3.15 mm |
| Provets TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet | 2.118 g/cm³ | 2.166 g/cm³ | 2.172 g/cm³ |
Resultat och analys
Resultaten för den skenbara värmeledningsförmågan mot temperaturen för de testade proverna presenteras i figur 1. De ofyllda proverna från tillverkare A (blå kurva) och B (orange kurva) överensstämmer med de förväntade värdena från litteraturen, som är cirka 0,27 W/(m-K) vid rumstemperatur [2]. Prov 2 har dessutom en högre TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet än prov 1, vilket leder till en motsvarande ökning av värmeledningsförmågan. Som väntat uppvisar provet med glasfiberfyllning en betydligt högre Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Dessutom är det känt att PTFE genomgår en solid-solid FasövergångarBegreppet fasövergång (eller fasförändring) används oftast för att beskriva övergångar mellan fast, flytande och gasformigt tillstånd.fasövergång vid rumstemperatur [3], vilket framgår av den märkbara förändringen i skenbar Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga i detta temperaturområde. (Det bör noteras att under detta fasövergångsområde absorberas värme av materialet, vars effekter inte omfattas av denna tillämpningsanvisning). Ovanför denna fasövergångsregion är effekten av temperaturökning på värmeledningsförmågan minimal [4].
Sammanfattning
Resultaten visade att de ofyllda proverna från båda tillverkarna överensstämde med de förväntade värmeledningsvärdena för ofylld PTFE baserat på litteraturkällor. Provet med högre TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet uppvisade högre Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga, och det glasfiberfyllda provet uppvisade en ökad Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Dessutom genomgick PTFE en solid-solid FasövergångarBegreppet fasövergång (eller fasförändring) används oftast för att beskriva övergångar mellan fast, flytande och gasformigt tillstånd.fasövergång vid rumstemperatur, vilket var uppenbart i förändringen av värmeledningsförmågan. Ovanför denna FasövergångarBegreppet fasövergång (eller fasförändring) används oftast för att beskriva övergångar mellan fast, flytande och gasformigt tillstånd.fasövergång var effekten av temperaturen på värmeledningsförmågan minimal. Resultaten av denna studie visar att TCT 716 Lambda är mycket effektivt för att analysera de termiska egenskaperna hos både ofylld och fylld PTFE.