Теплофизические свойства пластмасс Теплоемкость

В последние годы наибольшее распространение для определения теплоемкости полимерных композиций получили сканирующие калориметры различных моделей. Так как теплоемкость определяется степенью свободы макромолекул, то на этом принципе основан метод контроля степени отверждения реактопластов. В России для определения теплоемкости полимерных материалов обычно используют прибор ИТ-С-400, позволяющий определять теплоемкость при температурах от –200 до +400 °С.

Теплопроводность

Величина коэффициента теплопроводности полимерной композиции определяется в основном как самим полимером, так и наполнителем.

Теплопроводность самого полимера очень мала (0,1¸0,2 Вт/м*к) и зависит от гибкости макромолекул и степени сшивки.

Теплопроводность других компонентов обычно на один – два порядка выше по сравнению с полимером. Поэтому данную величину легко варьировать введением того или иного количества наполнителя, что особенно важно в радиоэлектронных изделиях (микросхемах, транзисторах и др.), где необходим хороший теплоотвод. Измерения проводят различными методами. В нашей стране в качестве стандартизированного устройства для определения теплоемкости используется прибор ИТ-l-400.

Температуропроводность

Величина, производная от теплопроводности, плотности и теплоемкости материала. Несмотря на то, что данная характеристика может быть рассчитана, обычно она определяется на приборе ИТ-a-400.

Коэффициент термического линейного расширения (КТР)

Особенно важен для крупногабаритных изделий, эксплуатируемых при резких перепадах температуры, покрытий и др. Обычно достигает очень значительных величин, превышая на несколько порядков КТР металлов, стекла и др. Это необходимо учитывать при проектировании различных металло-полимерных изделий.

Теплостойкость по Мартенсу

Измеряется температура, при которой образец, находящийся под определенной нагрузкой, начинает подвергаться деформации.

Термостойкость

Определяется по температуре начала деструкции материала (изменение массы, тепловые эффекты). Измеряется на различных дериватографах и термовесах.

Определение теплостойкости полимеров и температурных переходов в них

Теплостойкость. Этот показатель характеризует способность пластмасс сохранять свои механические свойства при непрерывном повышении температуры и выражается температурой, при которой под действием заданной нагрузки деформация достигает определенного значения. Методика определения теплостойкости состоит в следующем. Образец, находящийся под деформирующей нагрузкой, непрерывно нагревают со скоростью 1°С/мин. Температура, при которой деформация достигает заданного значения, характеризует теплостойкость. Кривые "деформация - температура", как правило, не строят. Наиболее распространены методы определения теплостойкости: по Мартенсу (ГОСТ 15089-69) - консольный изгиб при напряжении 5 МН/м2 (50 кгс/см2); по Вика - вдавливанием цилиндра сечением 1 мм'2 под действием нагрузки 10 или 50 Н (1 или 5 кгс) на глубину 1 мм; двухопорный изгиб при одном из нескольких стандартизованных напряжений (ГОСТ 12021-66, А8ТМ, ИСО). Теплостойкость существенно зависит от нагрузки: чем больше нагрузка, тем ниже теплостойкость. Поэтому часто оценивают поведение материалов при различных нагрузках. Предусмотренные ГОСТ 12021-66 три нагрузки позволяют оценить не только теплостойкость, но и характер ее падения с увеличением нагрузки. Теплостойкость широко применяют при контрольных испытаниях, когда надо следить за изменением температурных границ стабильности материала, то есть при отверждении, пластификации.

Рис. 2. Схема прибора для определения теплостойкости по Вика:1 — образец; 2 — индентор; 3 - стержень; 4'— сменный груз; 5 — индикатор часового типа; 6 — термошкаф.

Определение температуры плав­ления термопластов методом ДТА. Гранулы (около 1 г) 11 засыпаются в измери­тельный тигель дериватографа и сплавляются в термошкафу при температуре на 20-30 С выше температуры плавления в те­чение 10 мин и затем медленно охлаждаются в шкафу в шкафу до комнатной температуры.

Тигель вставляется в прибор и в соответствии с описанием работы на дериватографе снимаются дифференциальные термограммы при скорости нагре­вания 5 °С/мин. За Т_пл полимера принимается температура, соответствующая эндотермическому пику плавления на кривой ДТА (рис.1). Измерительный тигель после каждого определения отжигают при температуре 800 С.