DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-2-287-293


УДК 536.2

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Волков Д. П., Егоров А. Г., Мироненко М. Э.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Волков Д.П., Егоров А.Г., Мироненко М.Э. Теплофизические свойства полимерных композиционных материалов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 2. С. 287–293. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-2-287-293

Аннотация

Предмет исследования.Изучены теплофизические свойства нового полисилоксанового заливочного компаунда. Исследованы закономерности изменения теплопроводности и теплоемкости этого материала в диапазоне температур от +25 ºС до +175 ºС в зависимости от состава образцов. Выполнен поиск оптимального состава компаунда, обеспечивающего теплопроводность не менее 0,5 Вт/(м·К) и набор данных для оценочного прогнозирования изменения теплофизических свойств в зависимости от состава компаунда. Методы.Образцы изготовлены в ФГУП «НИИ синтетического каучука им. С.В. Лебедева» на основе серийно выпускаемых силоксановых полимеров. Компаунды представляли собой двух- или трехкомпонентные композиции холодного отверждения на основе низкомолекулярного (жидкого) полидиметилсилоксанового каучука СКТН. В качестве переменных по массовому наполнению добавок использованы полиэтилсилоксан ПЭС-5, гидроксид алюминия, гидрид титана, карбид бора, окись цинка.Исследования теплопроводности и теплоемкости выполнены с помощью измерителей ИТ-λ-400 ИТ-С-400 методом монотонного разогрева. Основные результаты. Получены новые экспериментальные данные зависимости теплопроводности и теплоемкости полисилоксанового компаунда от температуры, состава и концентрации различных наполнителей. Показано, что введение добавок позволило увеличить теплопроводность композита и уменьшить теплоемкость. Выявлено, что с ростом температуры теплопроводность компаундов падает примерно на 15%, а теплоемкость возрастает на 60–70%. Практическая значимость. Полученные данные позволяют выбрать оптимальный состав компаунда, обеспечивающий требуемые эксплуатационные показатели: теплопроводность не менее 0,5 Вт/(м·К), длительную термостойкость в диапазоне температур от –60 ºС до +200 ºС, сохранность эксплуатационных свойств при интегральном флюенсе нейтронов до 1∙1014 нейтрон/см2 и суммарной поглощенной дозы по гамма-излучению до 300 Гр. Разработанный компаунд проходит испытание и может найти применение в качестве материала твердой нейтронной защиты в составе транспортных упаковочных комплектов, предназначенных для перемещения и хранения отработанного ядерного топлива.


Ключевые слова: теплопроводность, теплоемкость, заливочный компаунд, калориметр

Благодарности. Работа выполнена в рамках НИР ФГУП «НИИ синтетического каучука им. С.В. Лебедева» для ПАО «Ижорские заводы».

Список литературы
 1.     Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Полимеры и биополимеры с точки зрения физики. Долгопрудный: Интеллект, 2014. 304 с.
2.     Зуев Ю.С., Дегтева Т.Г. Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях. М.: Химия, 1986. 264 с.
3.     Михайлин Ю.А.Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб.: Профессия, 2006. 624 с.
4.     Godovsky Y.K. Thermophysical Properties of Polymers. NY: SpringerVerlag, 1992.300p.
5.     Штенникова И.Н., Рюлщев Е.И., Эскин В.Е. и др. Современные физические методы исследования полимеров. М.: Химия, 1982. 251 с.
6.      Радиационная стойкость органических материалов: Справочник / под ред. В.К. Милинчука, В.И. Тупикова. М.: Энергоатомиздат, 1986.272 c.
7.     Ревун Ю.А., Комкова А.Д., Кондратьев А.Н., Лебеденко С.Г. Твердые материалы нейтронной защиты в конструкциях ТУК // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Химические проблемы атомной энергетики. 1991. №2, ч.1. С. 47–50.
8.     Шутова Е.М. Краткий обзор новых патентов на оборудование для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива // Инженерный вестник Дона. 2012. № 3. С. 531–535.
9.     Волков Д.П., Успенская М.В. Теплопроводность наполненных полимеров // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2010. Т. 53. № 4. С. 49–51.
10.  Платунов Е.С., Баранов И.В., Буравой С.Е., Курепин В.В. Теплофизические измерения: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ НиПТ, 2010. 738 с.
11.  Fon W.C.W. Thermal Properties of Nano- and Microstructures. PhD Thesis, California Institute of Technology, 2004.
12.  Wunderlich B. Thermal Analysis of Polymeric Materials. Berlin: Springer, 2005. 894 p. doi: 10.1007/b137476
13.  Blomberg T. Heat Conduction in Two and Three Dimensions. Report TVBH-1008. Lund University, Sweden, 1996. 188 p.
14.  Varma-Nair M., Wunderlich B. Heat Capacity and Other Thermodynamic Properties of Linear Macromolecules. University of Tennessee, 1990.
15.  Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. 3-е изд. СПб.: Питер, 2010. 464 с.
16.  Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов. М.: Логос, 2000. 408 с.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика