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比热容J(kg·k)材料热导率W
4-2 材料的热性能Thermal Performance of Materials Thermal-physical properties thermal conductivity heat capacity thermal expension heat resistance Thermal-chemical properties thermal Stability flame retardancy 热传导-基本的传递方式 A 自由电子(金属) B 晶格振动,离子和共价晶体(陶瓷) C 分子传导(高分子、小分子气体、液体) 热流量 q=-? (d T / d X) 两平面稳态热流量(与时间无关) q = ? A t(T1 - T2)/d 式中 A 为平板面积, ? 为热导率, t 热传导的时间 非稳态: ?=?/CP·? 式中?为热扩散系数,m2.s-1; CP为比热容; ?为密度 2. 热导率?(thermal conductivity) 定义:单位温度梯度下, 单位时间内通过单位垂直 面积上的热量 ?= -q/ (d T / d X) J.s-1 .m-1.K-1 或 W. m-1.K-1 金属 ? 高 自由电子 无机非金属: ? 中 晶格热振动 高分子 ?很小,0.1-0.4之间 3、比热容(CP)或CV Specific heat 材料对热量的吸收能力 热容(heat capacity),将一摩尔材料的温度升高一度所需的能量(没有相变或化学反应)。单位为 J/mol·K。 体积恒定,所吸收的热量等于内能的增量 等容热容 内能对温度的曲线上的斜率 恒压,所吸收的热量等于焓的增量: 等压热容:焓对温度的曲线上的斜率 固体多用CP ,J·mol-1·K-1。CpCv。 绝对零度时 CP= CV=0 RT 相近 4-2-2 热膨胀性 (Thermal Expension) 1、热膨胀 材料的体积或长度随温度升高而增大的现象 原因:原子或分子的热运动 晶体:原子在晶格内平衡位置附近振动, T , 振幅 ,原子平均间距 非晶体:原子的振动和转变。 高分子沿主链振动; 链节、链段,转动; 自由体积—运动的空间 4-2-3耐热性 (Heat Resistance) 1、概念: 耐热性——指在受负荷下,材料失去其物理机械性能而发生永久变形的温度。 材料的使用上限温度 高分子材料 常温及中温条件下使用,500?C,一般170?C。 钢——550?C;合金——900?C;石墨——3000?C。 陶瓷——2000?C。 2、耐热性表征(高分子材料) 物理状态 Tg 无定形 Tm 结晶 工业表征方法及指标 σ、ε 马丁耐热温度 热变形温度 维卡软化温度 3、影响因素 Ⅰ结构因素: 刚性链 结 晶 交 联 Ⅱ分子量 Ⅲ增塑剂 Ⅳ填料,纤维增强 4-2-4热稳定性 (thermal Stability) 1、表征方法 起始分解温度(Td):聚合物化学结合(结构)开始 发生变化的温度 常采用相对标准 (1)半分解温度 (2)热失重曲线(TG) 比较曲线 给定温度下的失重 给定失重的温度
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