ГОСТ 23630.2-79. Пластмассы. Метод определения теплопроводности

Государственный комитет СССР по стандартам · № ГОСТ 23630.2-79Действующий акт

(введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 16.05.1979 № 1735)

Введен в действие
Постановлением Госстандарта СССР

от 16 мая 1979 г. № 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. № 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).

1. Отбор проб

Черт. 1

Высоту образца (h) выбирают в зависимости от ожидаемого значения коэффициента теплопроводности ( \lambda ) 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- \lambda -400 (черт. 2 - 3), основой которого является \lambda калориметр;

образец диаметром 15 +/- 0,3, высотой 5 +/- 0,1 мм из меди марки M_{1} 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).

2. Аппаратура, материалы и реактивы

Черт. 2

2. Аппаратура, материалы и реактивы

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 ( \lambda ) в Вт/мК для каждой температуры вычисляют по формуле

\lambda = \frac{h}{P_{0}} (1 - \sigma_{\beta}) ,

где h — высота образца, м;

P_{0} — тепловое сопротивление образца, м2 x К/Вт;

\sigma_{\beta} — поправка на тепловое расширение образца, которую вычисляют по формуле

\sigma_{\beta} = \beta\Delta t ,

где \beta — справочное значение коэффициента линейного теплового расширения, град - 1 ;

\Delta t — температурный интервал испытания, °К.

5.2 Тепловое сопротивление образца ( P_{0} ) вычисляют по формуле

P_{0} = \frac{n_{0}S}{n_{\text{Т}} \cdot K_{\text{Т}}} (1 + \sigma_{c}) - P_{\text{к}} ,

где S — площадь поперечного сечения, м2;

P_{\text{к}} — поправка, учитывающая тепловое сопротивление контактов и определяемая из градуировки прибора (см. обязательное Приложение 1);

n_{0} — перепад температуры на образце, число делений шкалы гальванометра;

n_{\text{Т}} — перепад температуры на тепломере, число делений шкалы гальванометра;

K_{\text{Т}} — коэффициент пропорциональности, характеризующий эффективную тепловую проводимость рабочего слоя тепломера, определяемый из градуировки прибора (см. обязательное Приложение 1);

\sigma_{c} — поправка на теплоемкость образца.

5.3 Поправку на теплоемкость ( \sigma_{c} ) вычисляют по формуле

\sigma_{c} = \frac{C_{\text{о}}m_{\text{о}}}{2(C_{\text{о}}m_{\text{о}} + C_{\text{с}}m_{\text{с}})} ,

где C_{\text{о}} — удельная теплоемкость образца, Дж/кг x К;

C_{c} — удельная теплоемкость стержня, Дж/кг x К;

m_{\text{о}} — масса образца, кг;

m_{c} — масса стержня, кг.

5.4. Температуру ( \overline{t} ) в градусах Цельсия, к которой относят измеренное значение теплопроводности, вычисляют по формуле

\overline{t} = t_{c} + 0,5A_{t}K_{u} \cdot n_{0} ,

где t_{c} — температура стержня, °К;

A_{t} — температурный коэффициент термопары, °К/мВ;

K_{u} — чувствительность гальванометра, мВ/делений;

n_{0} — 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:

K_{\text{Т}} — тепловую проводимость тепломера, Вт/К;

P_{\text{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 ( K_{\text{Т}} ) вычисляют по формуле

K_{\text{Т}} = \frac{\lambda}{h} S \frac{n_{0}}{n_{t}} (1 + \sigma_{c}) ,

где h — высота образцовой меры, м;

S — площадь поперечного сечения образцовой меры, м2;

\lambda — коэффициент теплопроводности образцовой меры, измеренный при испытании, Вт/мК;

n_{0} — перепад температуры на образце, число делений шкалы гальванометра;

n_{\text{Т}} — перепад температуры на тепломере, число делений шкалы гальванометра;

\sigma_{c} — поправка на теплоемкость образца.

За результат принимают среднее арифметическое значение K_{\text{Т}} не менее чем из пяти определений.

3. В соответствии с настоящим стандартом проводят не менее пяти определений с образцом из меди марки M_{1} , покрытым кремнийорганической жидкостью ПФМС-4. Поправку на контактное тепловое сопротивление образца ( P_{\text{к}} ) вычисляют по формуле

P_{\text{к}} = \frac{S}{K_{\text{Т}}} \frac{n_{0}}{n_{\text{Т}}} (1 + \sigma_{c}) - \frac{h_{\text{м}}}{\lambda_{\text{м}}} ,

где h_{\text{м}} — высота образца из меди, м;

\lambda_{\text{м}} — коэффициент теплопроводности меди, Вт/мК.

За результат принимают среднее арифметическое значение P_{\text{к}} не менее чем пяти определений.

4. Тепловую проводимость тепломера ( K_{\text{Т}} ) уточняют с учетом среднего значения ( P_{\text{к}} ) по формулам

\sigma_{\text{к}} = P_{\text{к}} \frac{\lambda}{h} ;

K_{\text{Т}} = \frac{\lambda \cdot S \cdot h_{0}}{h \cdot n_{\text{Т}}(1 + \sigma_{\text{к}} - \sigma_{c})} .

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, °C	Теплоемкость меди, Дж/кг x К	Теплопроводность, Вт/м x К			Температурный коэффициент термопары, К/мВ
Температура, °C	Теплоемкость меди, Дж/кг x К	кварцевого оптического стекла	полиметилметакрилата	меди	Температурный коэффициент термопары, К/мВ
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

Температура, °C	Размеры образца, мм	Масса образца, кг	Перепад температуры на образце, в делениях шкалы гальванометра	Перепад температуры на тепломере, в делениях шкалы гальванометра	Постоянные прибора, определяемые при градуировке		Теплоемкость меди, Дж/кг x К	Поправка на теплоемкость образца сигма c	Температурный коэффициент термопары A , t К/мВ	Температура отнесения измеренной теплопроводности, °C
					K , Вт/К Т	P , к К x м2/Вт

Минус 100

Минус  75
Минус  50
Минус  25

75 и

далее через

25 °C до

400 °C