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塑料热导率试验方法(护热平板法)

时间:2019-10-16来源:泰鼎恒业浏览次数:

塑料热导率试验方法(护热平板法
主要内容引自GB 3399—82《塑料热导率试验方法护热平板法》。叙述了原理、试验条件、试验仪器、试验步骤、结果计算等。适用于护热平板稳态法测量塑料热导率,不适用于测量热导率大于2.20W/(m·K)的塑料。
1.定义
(1) 热流Φ   单位时间通过某一表面的热量,以W计。
(2) 热流密度q    单位时间通过某一表面单位面积的热量,以W/m2计。
(3) 热导率λ   在稳定条件下,垂直于单位面积方向的每单位温度梯度通过单位面积上的热流,以W/(m • K)计。
2. 原理
本方法基于单向稳定导热原理。当试样上、下两表面处于不同的稳定温度下,测量通过试样有效传热面积的热流及试样两表面间温差和厚度,计算热导率。
3. 试样
(1) 试样应是均质的硬质材料,两表面应平整光滑且平行,无裂缝等缺陷。对平板试样,要求不平度在0.5mm/m以内。
当试验软质材料或粒料时,需要有木制框架,试样总体上应是均质的。
(2) 试样应是产品有代表性部分,由产品直接截取或按产品标准要求制备。
对双平板导热仪测试试样,应选取尽可能同样的试样。
(3) 试样为圆形或正方形,其直径或边长与护加热板相等,厚度不小于5mm。最大厚度根据仪器确定,应不超过其直径或边长的1/8。
(4) 试验前应根据产品标准的要求对试样进行状态调节,如无产品标准,则根据GB 2918— 82《塑料试样状态调节和试验的标准环境》的条件处理24h。
(5) 每组试样不少于2块。
4
.试验条件
(1) 试验环境   应符合GB 2918—82规定的常温、常湿。
(2) 试验条件
① 热板温度:低于333K。
② 冷板温度:室温或所需温度。
冷板和热板之间的温度差不小于10K,通过试样的温度梯度在400〜2000K/m之间。
注:如无防露措施,冷板温度至少高于环境露点5K。
5.试验仪器
本方法所要求的仪器为带有护热板平板导热仪。它由加热板(包括主加热板和护加热板)、冷板、测温仪表、量热仪表组成。
(1) 加热板    主加热板直径至少应为100mm,护加热板最小宽度至少为加热板边长或直径的1/40。主加热板和护加热板之间应有合适的缝隙,缝隙的平面积应不大于主加热板面积的8%。加热板应平整、光滑:表面不平度在0.25mm/m以内。温度均匀,主加热板温度波动不大于试样两面温差的2%;护加热板,不大于5%。主、护加热板之间应有平均温度平衡检测器。
(2) 冷板   应具有与加热板同样尺寸和对不平度的要求。
(3) 热板与冷板具有大于0.8的辐射系数。
(4) 测温仪表   用热电偶丝直径小于 0.2mm的热电偶,测量试样两表面的温度,精度不低于0.1K。
(5) 量热仪表   测量通过试样的热流,精确到1%。
(6) 加热电源   要求加热电压的波动,不超过±0.5%。
6.试验步骤
(1) 采用精度不小于0.05mm的厚度测量工具,沿试样四周至少测量四处的厚度,取其算术平均值作为试验前试样厚度。
(2) 将状态调节过的试样,放入仪器冷热板之间,使试样与冷、热板紧密接触。
(3) 使冷、热板维持恒定的温度,保持所选定的温度差,温度的读数应精确至0.1K。
(4) 当主加热板和护加热板温差小于±0.1K时,认为温度达到平衡。
(5) 当在加热功率不变条件下,主加热板温度波动每小时不超过±0.1K时,认为达到稳态。每隔30min连续三次测量通过有效传热面的热流、试样两面温差,算出热导率。各次测定值与平均值之差小于1%时,结束试验。
(6) 试验完毕再按(1)的规定测量试验后试样厚度。取试验前、后试样厚度的平均值为试样厚度。
7.试验结果
(1)对单半板法,热导率λ [W/(m • K)] 按下式计算:
           (24-2-13)
式中ΔZ——测量时间间隔,s;
         Q——稳态时通过试样有效传热面积热量,J;
        Δt——试样热面温度t和冷面温度t'之差,即Δt = t-t',K;
         d——试样厚度,m;
         q——通过试样有效传热面积的热流密度,W/m2;
        A——试样有效传热面积(以主、护加热板缝隙中心的距离计算),m2
(2)对双平板法,热导率λ按下式计算:
       (24-2-14)
式中Q,ΔZ,q——同式(24-2-13);
dm——试样1与2的厚度d1和d2的平均厚度,即dm=(d1 + d2)/2,,m;
Δtm——试样1与2的两面的平均温度差,即,K;
t1、t2——分别为试样1与2的热面温度,K;
——分别为试样1与2的冷面温度,K。
公式(24-2-14)仅在以下条件下适用:
       
(3)试验结果以每组试样的算术平均值表示,取三位有效数字。当每一试样测试结果与平均值之差大于5%时,试验应重做。
8.试验报告
试验报告包括下列内容:
(1) 试样名称、编号及生产厂;
(2) 试样数目、尺寸及状态调节情况;
(3) 环境温度、湿度及仪器型号;
(4) 冷热板温度、平均温度、有效传热面积;
(5) 热导率;
(6) 试验日期及人员。