保温材料导热系数检测 保温棉防火等级检测
关键词:
塑料，导热系数，防护热板法，热流计法，保护热流计法，热流法，激光闪光法，瞬态热源法
摘要
本文详细介绍了目前国内外常用测量塑料的导热系数方法，解析了这些方法和标准的测量原理，不确定度的来源，注意事项，以及对样品制备的要求。可以作为塑料，特别是导热塑料的导热系数测试方法和仪器选择的参考。
引言
塑料的导热性能一直被认为较低，其导热系数在0.1~0.5W/mK之间。近十来年，导热塑料开始兴起。某些高技术领域，如微电子集成与封装领域，电机领域，LED节能领域，绝缘材料的散热能力正成为瓶颈问题，迫切需要制备综合性能优良的高导热高分子复合材料。通过填充高导热填料来提高基体材料的导热系数，正成为主流方法。
塑料的导热系数的测试方法和标准，并没有统一的要求和规定。目前的主要方法有稳态法和非稳态法。稳态法包括各种热流法，非稳态法包括闪光法和瞬态热源法。本文将对这些方法和标准的原理，不确定度来源，样品制备的要求以及一些注意事项进行详细讨论，供不同要求下对方法选择时参考。
稳态法
稳态法建立一维稳态热流，通过傅立叶方程计算导热系数。所有稳态法要解决的问题是热流密度如何准确测量。经典的稳态法是防护热板法（GuardedHotPlate）,遵循的标准是C177，国标10294。样品置于加热板上，样品2/3尺寸大小的热板内布置用于量热的加热丝，其它尺寸外缘部分布置防护加热丝，并有隔离缝，下部是辅助防护加热，这样热板部分的发热量通过样品形成一维稳态热流，均作为热流密度的计算量，因此这是一种方法。这个标准的假设是，样品与界面的热阻相对于样品的热阻可以忽略，也就是样品的热阻必须大于0.1m2K/W，因此导热系数一般从非常低到0.3W/(mK)的范围，并且样品尺寸较大。其测量准确度，非常适合大尺寸的绝热材料，大尺寸的泡沫塑料。由于双样品配置时，两块样品的对流方向和热流方向不同，因此单样品的测量更为准确。
图1 单样品防护热板法示意图
由于防护热板造价昂贵且需要稳定的时间过长，通常采用采用防护热板法来校正热流计，然后采用热流计来代替热板进行热流密度的测量，这就是热流计法。热流计法的标准是C518，国标10295。它与防护热板法测量范围基本一致，给样品施加的冷热板温差都是20~25度左右，但是测量尺寸更加广泛（200mm~800mm），并可拓展至低温和高真空下测量。