導(dǎo)熱塑料屬于一種新型的材料，從商業(yè)化至今，也僅僅只有16年的時(shí)間。而導(dǎo)熱系數(shù)是導(dǎo)熱塑料非常重要的性能指標(biāo)，由于其研究的時(shí)間較短，在導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱率的測(cè)試儀器、方法、標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)沒(méi)有陶瓷和金屬材料成熟，更多的是沿用普通材料質(zhì)或者陶瓷的測(cè)試儀器和方法。目前來(lái)說(shuō)導(dǎo)熱塑料的測(cè)試方法并沒(méi)有統(tǒng)一，主流的有激光閃點(diǎn)法、平板熱流法，而國(guó)內(nèi)外比較認(rèn)可激光閃點(diǎn)法，但是激光法設(shè)備主要依靠進(jìn)口，同時(shí)廠家也會(huì)根據(jù)不同的客戶要求使用其他的方法。下面就由小編帶大家一起來(lái)了解一下導(dǎo)熱塑料的測(cè)試方法吧！
圖 圖 導(dǎo)熱塑料
激光閃點(diǎn)法直接測(cè)量材料的熱擴(kuò)散性能。在已知樣品比熱與密度的情況下，便可以得到樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。激光閃射法的特點(diǎn)是，測(cè)量范圍寬（0.1~2000W/m·K），測(cè)量溫度廣（-110~2000℃）。
圖 激光法導(dǎo)熱分析儀
激光法所要求的樣品尺寸較小，測(cè)量范圍寬廣，可測(cè)量除絕熱材料以外的絕大部分材料，特別適合于中高導(dǎo)熱系數(shù)材料的測(cè)量。測(cè)試結(jié)果比較準(zhǔn)確！
圖 激光導(dǎo)熱儀的原理圖
應(yīng)用激光閃點(diǎn)法時(shí)，樣品在爐體中被加熱到所需的測(cè)試溫度。隨后，由激光器產(chǎn)生的一束短促激光脈沖對(duì)樣品的前表面進(jìn)行加熱。熱量在樣品中擴(kuò)散，使樣品背部的溫度上升。用紅外探測(cè)器測(cè)量溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。然后通過(guò)數(shù)學(xué)模型算出導(dǎo)熱系數(shù)。
圖 溫度與時(shí)間的關(guān)系圖
下圖是NETZSCHLFA427的激光閃點(diǎn)儀的示意圖。Nd:GGG-激光頭位于儀器下部位，樣品放置在管狀爐體中央的樣品支架上。不同類型的爐子可達(dá)到的最高測(cè)試溫度不同，最高可達(dá)2000℃（石墨爐體）。用InSb檢測(cè)器測(cè)量樣品背部的溫升，該檢測(cè)器位于系統(tǒng)的頂部。儀器的垂直結(jié)構(gòu)確保了良好的信噪比與樣品形狀的靈活性。該儀器既能夠測(cè)量液體與粉末樣品，也能測(cè)量不同幾何形狀的固體樣品。
圖 （NETZSCH LFA427）儀器主要結(jié)構(gòu)圖
ASTM E1461標(biāo)準(zhǔn)
測(cè)試方法簡(jiǎn)便，快捷，重復(fù)性好。導(dǎo)熱測(cè)試范圍可從0.1到幾十W/m.k不等，可測(cè)固體和粉狀材料。
儀器采用在試樣一面加入穩(wěn)定的熱面溫度（熱面），熱量通過(guò)試樣傳遞到冷面（室溫），在樣品上下表面裝有熱流量監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)測(cè)量樣品厚度、溫度差梯度以及傳遞的熱流來(lái)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻。
圖 測(cè)試原理圖
ASTM D5470標(biāo)準(zhǔn)
保護(hù)熱流計(jì)法的試樣尺寸小，試樣厚度最薄可達(dá)約0.1mm，導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量范圍為0.1~40W/(m?K),最高試驗(yàn)溫度約為300℃，比較適合一般聚合物基復(fù)合材料、高分子材料熱傳導(dǎo)性能的測(cè)定。
圖 導(dǎo)熱塑料燈杯
將厚度一定的方形樣品插入于兩個(gè)平板間，設(shè)置一定的溫度梯度。樣品的四周被加熱器包圍，在樣品上方放置一塊熱板，樣品下方放置一塊冷板，熱量從樣板的上方傳遞到下方，使用校正過(guò)的熱流傳感器測(cè)量通過(guò)樣品的熱流。測(cè)量樣品厚度、溫度梯度與通過(guò)樣品的熱流便可計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)。
圖 保護(hù)熱流法測(cè)試原理
ASTM D5470標(biāo)準(zhǔn)
保護(hù)熱板法的溫度范圍寬（-180到650℃）與量程最高可達(dá)2W/m·K。此外，保護(hù)熱板法使用的是絕對(duì)法——無(wú)需對(duì)測(cè)量單元進(jìn)行標(biāo)定。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的范圍較有限。
圖 保護(hù)熱板法分析儀
保護(hù)熱板法的測(cè)量原理如下圖所示。熱源位于同一材料的兩塊樣品中間。使用兩塊樣品是為了獲得向上與向下方向?qū)ΨQ的熱流，并使加熱器的能量被測(cè)試樣品完全吸收。測(cè)量過(guò)程中，精確設(shè)定輸入到熱板上的能量。通過(guò)調(diào)整輸入到輔助加熱器上的能量，對(duì)熱源與輔助板之間的測(cè)量溫度和溫度梯度進(jìn)行調(diào)整。熱板周圍的保護(hù)加熱器與樣品的放置方式確保從熱板到輔助加熱器的熱流是線性的、一維的。輔助加熱器后是散熱器，散熱器和輔助加熱器接觸良好，確保熱量的移除與改善控制。測(cè)量加到熱板上的能量、溫度梯度及兩片樣品的厚度，應(yīng)用Fourier方程便能夠算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
圖 保護(hù)熱板法測(cè)試原理
ASTM C177
一般來(lái)說(shuō)，交叉線法適用于導(dǎo)熱系數(shù)低于2W/m·K的樣品，熱阻法與平行線法適用于導(dǎo)熱系數(shù)更高的材料，其測(cè)量上線分別為15W/m·K與20W/m·K。
圖 熱線法導(dǎo)熱分析儀
熱線法是在樣品（通常為大的塊狀樣品）中插入一根熱線。測(cè)試時(shí)，在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。測(cè)量熱線本身或與熱線相隔一定距離的平板的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。
測(cè)量熱線的溫升有多種方法。其中交叉線法是用焊接在熱線上的熱電偶直接測(cè)量熱線的溫升。平行線法是測(cè)量與熱線隔著一定距離的一定位置上的溫升。熱阻法是利用熱線（多為鉑絲）電阻與溫度之間的關(guān)系測(cè)量熱線本身的溫升。
圖 熱線法導(dǎo)熱儀結(jié)構(gòu)原理圖（平行線法）
ASTM-C1113
文章參考自耐馳
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