GB/T 42919.1-2023 塑料 导热系数和热扩散系数的测定 第1部门：公例

领域
本文件确立了聚合物资料导热系数和热扩散系数测定步骤的通常准则。。。。。。
本文件合用于聚合物资料导热系数和热扩散系数的测定。。。。。。

术语和界说
GB/T 2035 界定的以及下列术语和界说合用于本文件。。。。。。
热脉冲  heat pulse
热源的热量变动产生的脉冲。。。。。。
热脉冲的能量  heat pulse energy
由热源产生的热脉冲的热量。。。。。。
注：单元为焦耳(J)。。。。。。
热源  heat source
嵌入或贴合在试样上的丝、条、板或箱，，，，，，，，或施参与射光(如激光)的区域。。。。。。
热通量  heat flux
q
单元功夫和单元面积由平面热源产生的热源输出。。。。。。
注：单元为瓦特每平方米(W/m²)。。。。。。
线性热流  linear heat flow
单元功夫和单元长杜咨线源产生的热源输出。。。。。。
注：单元为瓦特每米(W/m)。。。。。。
穿透深度  penetration depth
用于表征瞬态测定过程中热量穿透试样水平的特点深度。。。。。。
注：单元为米(m)。。。。。。
温度瞬变  temperature transient
由于受到一段功夫的热脉冲，，，，，，，，最初温度均匀散布的系统不能维待原有的平衡状态，，，，，，，，从而引起系统温度的瞬时颠簸。。。。。。
容积热容量  volumetric heat capacity
密杜纂比热容的乘积。。。。。。
注：单元为焦耳每立方米开尔文[J/(m³·K)]。。。。。。
蓄热系数  thermal effusivity
b
由导热系数与容积热容扯乘积的平方根暗示的导热机能。。。。。。
注：蓄热系数按公式(1)推算：

式中：
b ——蓄热系数，，，，，，，，单元为焦耳每平方米开尔文秒的平方根[J/ (m²·K·s^1/2)]；；；；；；；；
λ ——导热系数，，，，，，，，单元为瓦特每米开尔文[W/(m·K)]；；；；；；；；
ρ ——密度，，，，，，，，单元为千克每立方米(kg/m³)；；；；；；；；
c_p——比热容，，，，，，，， 单元为焦耳每开尔文千克[J/(K·kg)]。。。。。。
热阻率  thermal resistivity
导热系数的倒数。。。。。。
注：单元为米开尔文每瓦特[(m·K)/W]。。。。。。

道理
导热系数用来表征以热传导方式进行的热县传递。。。。。。在导热系数的测试过程中，，，，，，，， 可能会产生其他的传热方式，，，，，，，，如对流、辐射、传质，，，，，，，，当以这些其他传热方式为主进行热量传递时，，，，，，，，则以表观导热系数或有效导热系数表征。。。。。。测试前提如温度、压力、资料成分和试样取向(各向异性试样)对导热系数的了局有影响。。。。。。
在稳态法的测试过程中，，，，，，，，合适尺寸的单一几何状态试样与热源接触，，，，，，，，同时配有一个或多个温度传感器(可与热源一体结构或独立结构)，，，，，，，，从而使试样在给定的温度下达到平衡。。。。。。
选取瞬态法测试时，，，，，，，，试样和热源可所以接触式的，，，，，，，，也可所以非接触式的。。。。。。在测试时，，，，，，，，热脉冲会在试样内产生一个动态的温度场，，，，，，，，从而引起温度瞬变。。。。。。此时，，，，，，，，温度随功夫的变动(温度响应)会被一个或多个传感器检测到，，，，，，，，这些传感器可与热源一体，，，，，，，，也可设置在离热源固定距离的地位，，，，，，，，如激光闪光法中传感器位于试样的另一侧。。。。。。当测试极度薄的薄膜(厚度在纳米领域内)时，，，，，，，，热反射法(激光闪光分析的一种超快衍生法)更为合适。。。。。。本文件提供了两种测试模式：后加热/前检测和前加热/前检测。。。。。。凭据相应的传热模型和一系列合用于特定几何状态、天堑前提的理论公式，，，，，，，， 对温度响应进行分析。。。。。。最后，，，，，，，， 凭据试样和热源的几何状态及产生温度场的方式，，，，，，，，可别离或同时获得一个或多个热物理机能。。。。。。分歧类型的瞬态法的特点及可测试的机能见表1 。。。。。。
注1：大无数未填充的塑料都属于中等导热资料(0.1W/m·K~1W/m·K)。。。。。。其导热性比泡沫和绝热资料高一个数量级以上，，，，，，，，但只有陶瓷和玻璃导热系数的五分之一。。。。。。参与一些导热填料可显著提高导热系数。。。。。。凭据塑料的状态和状态，，，，，，，，选择分歧的导热系数的测试步骤，，，，，，，，见第5章及本文件的其他部门和其他参考尺度中。。。。。。
注2：使用参考物质来验证首选的测试步骤、校准次选的测试方式是必要的。。。。。。列国的国度基准尝试室，，，，，，，，如NPL、NIST、LNE、NMU和PTB对很多固体资料进行了表征，，，，，，，，目前只有聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃纤维板IRMM-440和玻璃陶瓷BCR-724拥有与大无数聚合物及聚合物填充资料相当的导热系数。。。。。。玻璃纤维板IRMM-440和玻璃陶瓷BCR-724是欧盟委员会结合钻研中心(JRC)提供的产品。。。。。。提供此信息是为了方便本文件的用户，，，，，，，，并不组成对该定名产品的认可。。。。。。聚二甲基硅氧烷和甘油是优良的液体参考物质，，，，，，，，其导热系数也与塑料相当。。。。。。
注3：导热系数λ可通过将热扩散系数α乘以恒压前提下的比热容c_p和密度ρ得到，，，，，，，，即λ＝α ? c_p? ρ。。。。。。


试验步骤
概述
目前已开发出多种测试步骤测定导热系数和热扩散系数。。。。。。表2列出了部门接触式步骤。。。。。。5.2.3~5.2.5中所述试验步骤的齐全信息可见ISO 22007-2、GB/T 42919.3 和 GB/T 42919.4 。。。。。。
在接触式步骤中，，，，，，，，测定了局的正确性很大水平上取决于传感器与试样之间优良的接触。。。。。。因而施加足够的单轴压力，，，，，，，，可将试样的各个部门和热源缜密贴合。。。。。。
注：导热胶用来改善试样与热源的界面，，，，，，，，但使用导热胶可能导致丈量不正确，，，，，，，，充分量化其了局能力得到正确的了局。。。。。。过多的导热胶或涂抹在谬误的部位(如加热器区域表)可能导致谬误的了局。。。。。。




瞬态法
热线法
热线法可用于测定聚合物的导热系数随温度的变动，，，，，，，，仅合用于各向同性的资料，，，，，，，，可所以板、泡沫、颗；；；；；；；；蚍勰┑榷嘀执缶。。。。。。热线法重要用于测试固态聚合物，，，，，，，，测试聚合物熔体时，，，，，，，，温度测试元件可能被败坏。。。。。。
在一个试样内或在两个一样试样间搁置一个金属丝加热器，，，，，，，，通过铂电阻温度检测器或搁置在导线左近的热电偶进行温度丈量。。。。。。接通加热器后，，，，，，，，测定温度随功夫的变动关系。。。。。。
选取傅立叶微分方程可描述无限长线材的瞬态热流，，，，，，，，如公式(2)所示：

式中：
t ——功夫，，，，，，，，单元为秒(s)；；；；；；；；    Φ ——金属丝产生的热流拢，，，，，，，，单元为瓦特(W)；；；；；；；；
r ——加热器与热电偶之间的距离，，，，，，，，单元为米(m)；；；；；；；；
L ——金属丝长度，，，，，，，，单元为米(m)；；；；；；；；
λ ——导热系数，，，，，，，，单元为瓦特每米开尔文[W/(m·K)]；；；；；；；；
α ——热扩散系数，，，，，，，，α＝λ/ρCp，，，，，，，，单元为平方米每秒[m²/s]；；；；；；；；
Ei(x) ——指数积分，，，，，，，，由公式(3)得出：

当r²/4αt的值幼于1时，，，，，，，，公式(2)可简化为公式(4)式中：

式中：
C=e^r；；；；；；；；
r ——欧拉常数，，，，，，，，取0.577216。。。。。。
由公式(4)可知，，，，，，，，温度变动ΔT(r，，，，，，，，t)是功夫天然对数的线性函数，，，，，，，，试样导热系数可由公式(5)得出：

式中：
K ——温度变动随功夫天然对数曲线的线性部门的斜率。。。。。。
使用如表2所示的试样尺寸和热源尺寸，，，，，，，，在现实利用情景下通常使用公式(5)。。。。。。
注： 热线法见 ISO 8894-1、ISO 8894-2 和 ASTM C1113。。。。。。


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