導熱塑料屬于一種新型的材料，從商業化至今，也僅僅只有16年的時間。而導熱系數是導熱塑料非常重要的性能指標，由于其研究的時間較短，在導熱塑料導熱率的測試儀器、方法、標準遠沒有陶瓷和金屬材料成熟，更多的是沿用普通材料質或者陶瓷的測試儀器和方法。目前來說導熱塑料的測試方法并沒有統一，主流的有激光閃點法、平板熱流法，而國內外比較認可激光閃點法，但是激光法設備主要依靠進口，同時廠家也會根據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了解一下導熱塑料的測試方法吧！
圖 圖 導熱塑料
激光閃點法直接測量材料的熱擴散性能。在已知樣品比熱與密度的情況下，便可以得到樣品的導熱系數。激光閃射法的特點是，測量范圍寬（0.1~2000W/m·K），測量溫度廣（-110~2000℃）。
圖 激光法導熱分析儀
激光法所要求的樣品尺寸較小，測量范圍寬廣，可測量除絕熱材料以外的絕大部分材料，特別適合于中高導熱系數材料的測量。測試結果比較準確！
圖 激光導熱儀的原理圖
應用激光閃點法時，樣品在爐體中被加熱到所需的測試溫度。隨后，由激光器產生的一束短促激光脈沖對樣品的前表面進行加熱。熱量在樣品中擴散，使樣品背部的溫度上升。用紅外探測器測量溫度隨時間上升的關系。然后通過數學模型算出導熱系數。
圖 溫度與時間的關系圖
下圖是NETZSCHLFA427的激光閃點儀的示意圖。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到的最高測試溫度不同，最高可達2000℃（石墨爐體）。用InSb檢測器測量樣品背部的溫升，該檢測器位于系統的頂部。儀器的垂直結構確保了良好的信噪比與樣品形狀的靈活性。該儀器既能夠測量液體與粉末樣品，也能測量不同幾何形狀的固體樣品。
圖 （NETZSCH LFA427）儀器主要結構圖
ASTM E1461標準
測試方法簡便，快捷，重復性好。導熱測試范圍可從0.1到幾十W/m.k不等，可測固體和粉狀材料。
儀器采用在試樣一面加入穩定的熱面溫度（熱面），熱量通過試樣傳遞到冷面（室溫），在樣品上下表面裝有熱流量監測傳感器，通過測量樣品厚度、溫度差梯度以及傳遞的熱流來計算導熱系數和熱阻。
圖 測試原理圖
ASTM D5470標準
保護熱流計法的試樣尺寸小，試樣厚度最薄可達約0.1mm，導熱系數測量范圍為0.1~40W/(m?K),最高試驗溫度約為300℃，比較適合一般聚合物基復合材料、高分子材料熱傳導性能的測定。
圖 導熱塑料燈杯
將厚度一定的方形樣品插入于兩個平板間，設置一定的溫度梯度。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，使用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流。測量樣品厚度、溫度梯度與通過樣品的熱流便可計算導熱系數。
圖 保護熱流法測試原理
ASTM D5470標準
保護熱板法的溫度范圍寬（-180到650℃）與量程最高可達2W/m·K。此外，保護熱板法使用的是絕對法——無需對測量單元進行標定。導熱系數測量的范圍較有限。
圖 保護熱板法分析儀
保護熱板法的測量原理如下圖所示。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對稱的熱流，并使加熱器的能量被測試樣品完全吸收。測量過程中，精確設定輸入到熱板上的能量。通過調整輸入到輔助加熱器上的能量，對熱源與輔助板之間的測量溫度和溫度梯度進行調整。熱板周圍的保護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。測量加到熱板上的能量、溫度梯度及兩片樣品的厚度，應用Fourier方程便能夠算出材料的導熱系數。
圖 保護熱板法測試原理
ASTM C177
一般來說，交叉線法適用于導熱系數低于2W/m·K的樣品，熱阻法與平行線法適用于導熱系數更高的材料，其測量上線分別為15W/m·K與20W/m·K。
圖 熱線法導熱分析儀
熱線法是在樣品（通常為大的塊狀樣品）中插入一根熱線。測試時，在熱線上施加一個恒定的加熱功率，使其溫度上升。測量熱線本身或與熱線相隔一定距離的平板的溫度隨時間上升的關系。
測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量熱線的溫升。平行線法是測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系測量熱線本身的溫升。
圖 熱線法導熱儀結構原理圖（平行線法）
ASTM-C1113
文章參考自耐馳
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