"ГОСТ 23630.2-79. Пластмассы. Метод определения теплопроводности" // Технорма.RU

Введен в действие

Постановлением Госстандарта СССР

от 16 мая 1979 г. N 1735

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПЛАСТМАССЫ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Plastics. Method for the determination

of thermal conductivity

ГОСТ 23630.2-79

Группа Л08

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 16 мая 1979 г. N 1735 срок введения установлен с 01.07.1981 до 01.07.1986.

Настоящий стандарт распространяется на пластмассы с теплопроводностью от 0,1 до 5 Вт/мК и устанавливает метод определения теплопроводности в интервале температур от минус 100 до плюс 400 °C (от 173 до 673 К).

Стандарт не распространяется на ячеистые пластмассы с размером ячеек более 0,1 мм и на пластмассы, размягчающиеся или подвергающиеся деструкции в пределах температур измерения.

Сущность метода состоит в измерении теплового сопротивления образца при монотонном режиме нагрева его при заданных значениях температур испытания.

1. ОТБОР ПРОБ

1.1. Отбор проб, режим и способ изготовления образцов должны быть указаны в нормативно-технической документации на пластмассу.

1.2. Образец для испытания должен быть в форме диска диаметром 15 мм, высотой от 0,5 до 5 мм (черт. 1).

Черт. 1

Высоту образца (h) выбирают в зависимости от ожидаемого значения коэффициента теплопроводности () из таблицы.

─────────────┬───────────┬───────────┬─────────┬─────────┬────────

лямбда, Вт/мК│ 0,1 - 0,3 │ 0,3 - 0,5 │0,5 - 1,0│ 1,0 - 2 │более 2

─────────────┼───────────┼───────────┼─────────┼─────────┼────────

3 │ │ │ │ │

h x 10 , м │ 0,5 - 1,0 │ 1,2 - 2 │ 2 - 3 │ 3 - 5 │ 5

1.3. Для испытания берут не менее трех образцов.

2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ

2.1. Аппаратура, материалы, реактивы по ГОСТ 23630.1-79 разд. 2. При этом применяют:

прибор ИТ--400 (черт. 2 - 3), основой которого является калориметр;

образец диаметром 15 +/- 0,3, высотой 5 +/- 0,1 мм из меди марки по ГОСТ 859-78 (СТ СЭВ 226-75) для градуировки прибора (см. обязательное Приложение 1, 3);

образцовые меры теплопроводности из кварцевого оптического стекла марки КВ по ГОСТ 15130-69 или полиметилметакрилата для поверки прибора (см. обязательное Приложение 2, 3).

Черт. 2

1 - тепломер; 2 - термопара; 3 - адиабатная оболочка;

4 - прижим; 5 - пружина; 6 - входной патрубок; 7 - корпус;

8 - теплозащитная оболочка; 9 - стержень; 10 - образец;

11 - основание; 12 - нагревательный блок;

13 - выходной патрубок

Черт. 3

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Образец взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, измеряют высоту и диаметр образца с погрешностью не более 0,01 мм.

3.2. Контактные поверхности образца, основания и стержня (см. черт. 3) протирают бензином (спиртом), затем на них наносят тонкий слой кремнийорганической жидкости марки ПФМС-4, если в нормативно-технической документации на пластмассу нет иных указаний.

3.3. Испытуемый образец устанавливают в прибор на тепломер, затем опускают стержень, прижимая его прижимом и пружиной и закрывают калориметр.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. Проведение испытания по ГОСТ 23630.1-79, разд. 4. При этом металлическое ядро калориметра состоит из нагревательного блока, основания, тепломера, стержня из меди и адиабатной оболочки (см. черт. 3). При нагреве через каждые 25 °C (температура стержня) измеряют перепады температуры на образце и на тепломере, пропорциональные числу делений шкалы гальванометра.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. Теплопроводность образцов () в Вт/мК для каждой температуры вычисляют по формуле

где h - высота образца, м;

- тепловое сопротивление образца, м2 x К/Вт;

- поправка на тепловое расширение образца, которую вычисляют по формуле

где - справочное значение коэффициента линейного теплового расширения, град;

- температурный интервал испытания, °К.

5.2. Тепловое сопротивление образца () вычисляют по формуле

где S - площадь поперечного сечения, м2;

- поправка, учитывающая тепловое сопротивление контактов и определяемая из градуировки прибора (см. обязательное Приложение 1);

- перепад температуры на образце, число делений шкалы гальванометра;

- перепад температуры на тепломере, число делений шкалы гальванометра;

- коэффициент пропорциональности, характеризующий эффективную тепловую проводимость рабочего слоя тепломера, определяемый из градуировки прибора (см. обязательное Приложение 1);

- поправка на теплоемкость образца.

5.3. Поправку на теплоемкость () вычисляют по формуле

где - удельная теплоемкость образца, Дж/кг x К;

- удельная теплоемкость стержня, Дж/кг x К;

- масса образца, кг;

- масса стержня, кг.

5.4. Температуру () в градусах Цельсия, к которой относят измеренное значение теплопроводности, вычисляют по формуле

где - температура стержня, °К;

- температурный коэффициент термопары, °К/мВ;

- чувствительность гальванометра, мВ/делений;

- показания гальванометра (деления шкалы).

Пример лабораторной записи указан в рекомендуемом Приложении 4.

5.5. За результат испытания принимают среднее арифметическое значение теплопроводности не менее чем трех образцов, допускаемое расхождение между которыми должно быть указано в нормативно-технической документации на пластмассу.

5.6. Результаты испытаний записывают в протокол, который должен содержать следующие данные:

наименование и марку материала;

способ и режим изготовления образцов;

значение теплопроводности при соответствующих температурах испытания в измеренном интервале температур;

дату испытания;

обозначение настоящего стандарта.

Приложение 1

Обязательное

ГРАДУИРОВКА ПРИБОРА

1. При градуировке определяют постоянные прибора:

- тепловую проводимость тепломера, Вт/К;

- поправку, учитывающую контактное тепловое сопротивление образца, заделки термопар, динамические погрешности и неидентичность градуировки термопар, К/Вт.

2. В соответствии с настоящим стандартом проводят не менее пяти определений с образцовой мерой из кварцевого оптического стекла марки КВ по ГОСТ 15130-69 или полиметилметакрилата. Тепловую проводимость тепломера () вычисляют по формуле

где h - высота образцовой меры, м;

S - площадь поперечного сечения образцовой меры, м2;

- коэффициент теплопроводности образцовой меры, измеренный при испытании, Вт/мК;

- перепад температуры на образце, число делений шкалы гальванометра;

- перепад температуры на тепломере, число делений шкалы гальванометра;

- поправка на теплоемкость образца.

За результат принимают среднее арифметическое значение не менее чем из пяти определений.

3. В соответствии с настоящим стандартом проводят не менее пяти определений с образцом из меди марки , покрытым кремнийорганической жидкостью ПФМС-4. Поправку на контактное тепловое сопротивление образца () вычисляют по формуле

где - высота образца из меди, м;

- коэффициент теплопроводности меди, Вт/мК.

За результат принимают среднее арифметическое значение не менее чем пяти определений.

4. Тепловую проводимость тепломера () уточняют с учетом среднего значения () по формулам

;

Приложение 2

Обязательное

ПОВЕРКА ПРИБОРА

Поверка прибора в соответствии с обязательным Приложением 2 ГОСТ 23630.1-79, при этом в расчетные формулы подставляют значения теплопроводности соответствующих образцовых мер.

Приложение 3

Справочное

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

──────────────┬────────────┬────────────────────────────────┬──────────────

Температура, │Теплоемкость│ Теплопроводность, Вт/м x К │Температурный

°C │ меди, ├───────────┬───────────┬────────┤ коэффициент

│ Дж/кг x К │кварцевого │полиметил- │ меди │ термопары,

│ │оптического│метакрилата│ │ К/мВ

│ │ стекла │ │ │

──────────────┼────────────┼───────────┼───────────┼────────┼──────────────

Минус 100 │ 345 │ 1,08 │ 0,184 │ 407 │Выбирают

Минус 75 │ 358 │ 1,16 │ 0,190 │ 401 │из паспорта

Минус 50 │ 365 │ 1,21 │ 0,192 │ 395 │прибора

Минус 25 │ 373 │ 1,27 │ 0,193 │ 390 │

0 │ 376 │ 1,31 │ 0,194 │ 387 │

25 │ 385 │ 1,35 │ 0,195 │ 384 │

50 │ 392 │ 1,38 │ 0,196 │ 381 │

75 │ 396 │ 1,42 │ 0,200 │ 379 │

100 │ 400 │ 1,45 │ - │ 377 │

125 │ 403 │ 1,50 │ - │ 376 │

150 │ 405 │ 1,53 │ - │ 375 │

175 │ 405 │ 1,57 │ - │ 374 │

200 │ 408 │ 1,60 │ - │ 373 │

225 │ 410 │ 1,62 │ - │ 373 │

250 │ 412 │ 1,65 │ - │ 372 │

275 │ 415 │ 1,68 │ - │ 372 │

300 │ 417 │ 1,70 │ - │ 371 │

325 │ 420 │ 1,72 │ - │ 370 │

350 │ 422 │ 1,75 │ - │ 368 │

375 │ 423 │ 1,78 │ - │ 367 │

400 │ 425 │ 1,80 │ - │ 365 │

Приложение 4

Рекомендуемое

───────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬───────────────────┬─────────┬─────────┬────────┬────────┬─────────

Темпера- │Размеры │ Масса │Перепад │Перепад │Постоянные прибора,│Тепло- │Поправка │Темпера-│Темпера-│Теплопро-

тура, °C │образца,│образца,│темпера-│темпера-│ определяемые при │емкость │на тепло-│турный │тура от-│водность

│ мм │ кг │туры на │туры на │ градуировке │меди, │емкость │коэффи- │несения │(лямбда),

│ │ │образце,│тепло- ├────────┬──────────┤Дж/кг x К│образца │циент │измерен-│Вт/мК

│ │ │в деле- │мере, в │K , Вт/К│ P , │ │сигма │термо- │ной │

│ │ │ниях │делениях│ Т │ к │ │ c │пары A ,│тепло- │

│ │ │шкалы │шкалы │ │К x м2/Вт │ │ │ t │провод- │

│ │ │гальва- │гальва- │ │ │ │ │ К/мВ │ности, │

│ │ │нометра │нометра │ │ │ │ │ │°C │

───────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴──────────┴─────────┴─────────┴────────┴────────┴─────────

Минус 100

Минус 75

Минус 50

Минус 25

75 и

далее через

25 °C до

400 °C