Теплопроводность полимеров теории

Теории теплопроводности полимеров Тепловое расширение полимеров [c.4]

Теории теплопроводности полимеров [c.148]

Аморфные полимеры имеют температурную зависимость теплопроводности, подобную стеклам у них нет низкотемпературного максимума, однако наблюдается плато (см. рис. 39) в области температур 5—15 К. Как выше, так и ниже этой области теплопроводность возрастает при повышении температуры. Ранее говорилось о том, что теплопроводность полимеров существенно зависит от ориентации. Однако в области гелиевых температур ориентация или не влияет, или оказывает очень слабое влияние на теплопроводность аморфных полимеров. Теории, объясняющие теплопроводность полимеров, можно разделить на два типа. Одни исходят из теории жидкого состояния [25—28], рассматривая перенос энергии между повторяющимися звеньями через химические связи (первичные или вторичные) как индивидуальное некоррелированное явление. Другие исходят из теории твердого тела, принимая во внимание коллективное движение повторяющихся единиц и явления рассеяния фононов, которые ограничивают область значений энергии переноса. При низких температурах, когда возбуждаются колебания с длиной волны много большей, чем расстояния между повторяющимися звеньями, естественно, используются теории второго типа. [c.153]

Совпадение экспериментальных данных с расчетными привело к выводу о применимости теории Клеменса к аморфным полимерам. Недавно эта теория была несколько модифицирована был учтен ценной характер полимерных макромолекул с помощью приема, предложенного ранее Тарасовым в его теории теплоемкости линейных структур Отсутствие систематических исследований теплопроводности полимеров при очень низких температурах не позво- [c.192]

Существующие теории температурной зависимости теплопроводности полимеров делятся на две категории. В одной исходят из рассмотрения коллективных коле- [c.65]

Изложенные общие представления лежат в основе существующих теорий температурной зависимости теплопроводности полимеров. Подход, основанный на рассмотрении коллективных колебаний структурных единиц, оправдан для низких температур, когда длина свободного пробега упругих волн велика по сравнению со средними расстояниями между ними. С повышением температуры длина свободного пробега уменьшается и становится одного порядка со средними расстояниями между атомами и молекулами. В этом случае правомерен и жидкостный подход. [c.69]

Режим испытания с постоянной скоростью нагружения можно рассматривать как частный случай циклического режима, при котором разрушение наступает в конце первого полупериода, при этом 02 имеет смысл разрывного напряжения <Тр при данной скорости нагружения. Уравнение выведено для значений оа, меньших Ор, когда число циклов до разрушения достаточно велико. Но для большого числа N эта формула не согласуется с экспериментом, так как происходит локальный перегрев. Теория долговечности полимеров при циклических нагружениях, построенная с учетом локальных перегревов, проведенным с помощью аналитического аппарата задачи теплопроводности с движущейся границей и источником тепла, предложена в работе [7.66]L Эта теория применима и при больших N. [c.216]

Не существует теории, которой можно было бы воспользоваться для точного предсказания величин теплопроводности полимерных расплавов или твердых полимеров. Подавляющее большинство предложенных теоретических или полуэмпирических выражений основано на схеме Дебая [3] для теплопроводности. Эта схема приводит к выражению [c.233]

Большинство теорий объясняют явление теплопроводности (в расплавах и в аморфных твердых полимерах) на основе так называемой фононной модели. Процесс теплопроводности, как предполагают, связан с переносом энергии от слоя к слою квантованными порциями со скоростью звука при этом количество перенесенной энергии считают пропорциональным плотности и теплоемкости. Здесь не происходит переноса молекул. [c.234]

В последние годы появились новые доказательства в пользу предположения о тепловой форме пробоя полимеров в области повышенных температур. В работе [115] приводятся следующие соображения в пользу теплового пробоя полимеров при повышенных температурах 1) введение антистатической добавки в полиэтилен, увеличивает ток проводимости и одновременно снижает пробивное напряжение в области повышенных температур 2) в ходе термообработки пленок полиимида уменьшается их проводимость и одновременно возрастает пробивное напряжение 3) расчетные значения Упр по упрощенной теории теплового пробоя (адиабатический нагрев до Г — 7кр без учета отвода теплоты за счет теплопроводности) согласуются с экспериментальными данными для пленок поливинилиденфторида и тонких пленок полистирола (полученных в плазме тлеющего разряда) при разумных значениях параметров, описывающих зависимость плотности тока через образец от температуры и напряженности поля [c.156]

Теория процесса теплопередачи через плоскую пластину разработана достаточно полно. Количество тепла, которое поглотит пластмассовая пластина, зависит от 1) коэффициента температуропроводности полимера, 2) времени соприкосновения или, иначе говоря, времени пребывания материала в цилиндре, 3) толщины пластины, 4) перепада температур между температурой поверхности нагревательного цилиндра и температурой слоя пластмассы. Величина коэффициента температуропроводности зависит от трех теплофизических характеристик полимера— теплопроводности К, удельной теплоемкости с и плотности р [c.365]

В разделах 8-2, 8-3, 8-4 и 8-5 дается краткое представление об основных принципах теории теплопередачи теплопроводностью, конвекцией и излучением и приводится решение некоторых задач на нагревание и охлаждение, представляющих особый интерес для переработки полимеров. Большая часть этого материала содержится в обычной литературе по теории теплопередачи, однако здесь он приводится для полноты картины и в связи с необходимостью использования полученных результатов в последующих разделах, где исследуются конкретные процессы переработки полимеров. [c.203]

Теплопроводность. Для молекулярного описания механизма теплопроводности полимеров используют фононную теорию, разработанную для твердых тел Дебаем [96] полимер рассматривают как трехмерную сетку, образованную вдоль направления цепи химическими, а в перпендикулярном направлении — ван-дер-ваальсовыми связями. Поскольку регулярность расположения атомов вдоль цепи значительно выше, чем в перпендикулярном направлении, рассеяние фононов в первом направлении значительно меньше, следовательно, меньше и тепловое сопротивление. Эта упрошенная модель, предложенная Айерманом [97], объясняет основные черты, характеризующие теплопроводность полимеров асимптотический рост Я с увеличением молекулярной массы, небольшое увеличение Я, вулканизата по сравнению с каучуком и, наконец, анизотропию теплопроводности при ориентации, причем Я X- Вытекающее из теории соотношение между и [c.338]

В последнее время для исследования теплопроводности полимеров начали применять приборы, принцип действия которых основан на использовании закономерностей нестационарного теплового потока. Известны также методы, основанные на анализе квазистационарного теплового режима, теория которого разработана Лыковым Этот же метод широко используется при измерении температуропроводности. Принцип квазистационарного режима состоит в том, что исс.чедуемый объект помещают в среду, температура которой изменяется во времени по линейному закону. Через определенный промежуток времени температура всех точек образца также начинает изменлться по линейному закону, так что градиент температуры для любых точек образца с течением времени остается постоянным (отсюда и название режима — квазистационарный). Измерение градиентов температур и тепловых потоков позволяет рассчитать тепло- [c.190]

Хансен и Хоу [75] теоретически рассмотрели зависимость теплопроводности полимеров от молекулярной массы и от ориентации макромолекул. Их рассмотрение основано на жидкостной модели теплопроводности и учитывает различную степень взаимодействия соседних звеньев, связанных между собой химическими и физическими связями. Эта теория приводит к заключению, что в области низких молекуляртх масс теплопроводность должна линейно зависеть от 9 1" , а затем будет наблюдаться значительное замедление этого роста. Имеющиеся экспериментальные результаты лучше всего отвечают этой зависимости (рис. 11.13). [c.80]

Аморфные полимеры ииже температуры стеклования находятся в твердом стеклообразном состоя1П1И. Для описания температурной зависимости теплопроводности стекол также используются положения фононной теории. Теплопроводность стекол растет с Т немонотонно (см. рис. 5 49) и в области низких температур существенно ниже теплопроводрюсти кристаллических полимеров. Это обусловлено большим рассеянием фоионов из-за Отсутствия дальнего порядка в аморфных полимерах, т, е. явлением релаксации Кроме того, отсутствие дальнего порядка приводит к неоднородности распространения фононов т е. к появлению определенных флуктуаций, что также повышает рассеи- [c.358]

Теория Айермана позволила объяснить падение теплопроводности у аморфных полимеров выше Тд. Известно, что у аморфных полимеров выше Тд существенно повышается тепловое расширение и возрастает свободный объем. Это приводит к увеличению среднего расстояния между соседними цепями, а следовательно, к уменьшению упругих постоянных, обусловленных межмолекуляр-ным взаимодействием. Тепловое сопротивление при этом возрастает, а теплопроводность снижается. Так как теплопроводность аморфных полимеров в первую очередь зависит от ван-дер-ваальсовских связей, то, как было показано в работе [26], между изменением температурного коэффициента теплопроводности и изменением термического коэффициента объемного расширения при Тд существует тесная связь [c.151]

В ориентированных аморфных полимерах теплопроводность в направлении оси ориентации существенно больше, чем в перпендикулярном направлении. Теория Айермана [26—28] позволяет объяснить это явление. При ориентации полимерных цепей связи, обусловленные главной валентностью и обладающие малым тепловым сопротивлением, располагаются вдоль направления ориентации, а ван-дер-ваальсовские связи, обладающие большим тепловым сопротивлением, — перпендикулярно ему. Из модели, предложенной в работах [26, 27], следует соотношение [c.152]

В связи с большим практическим значением комбинированных материалов рядом авторов выполнены теоретические расчеты, посвященные установлению количественной взаимосвязи между строением и составом композиций, а также свойствами компонентов, с одной стороны, и свойствами композиций, с другой стороны [50, гл. 1]. Оделевским предложен метод расчета обобщенной проводимости гетерогенных композиций [51]. Полученные этим автором соотношения для обобщенной проводимости можно использовать для расчета электрической ироводимости, теплопроводности, магнитной и диэлектрической проницаемости композиции. Однако эти соотношения имеют ограниченную применимость, так как не могут предсказать изменение проводимости композиции во всем диапазоне составов и справедливы лишь при сравнительно небольшом различнии значений проводимости полимера и наполнителя. Наиболее перспективна для разработки моделей проводимости таких систем теория протекания (перколяции) [52, гл. 3 53, гл. 5] Эта теория, учитывающая возникновение агрегатов частиц (кластеров), позволяет описать зависимость электрической проводимости наполненной системы во всем диапазоне составов. [c.74]

Хансен и Хоу предложили теорию теплопроводности аморфных полимеров, основанную на развитых ранее представлениях о теплопроводности ппзкомолекулярных жидкостей. В этой теории учитывается разная степень взаимодействия соседних звеньев соединенных химическими и межмолекулярными связями. Теория предполагает, что с повышением молекулярного веса теплопроводность должна возрастать пропорционально корню квадратному и молекулярного веса. Такая зависимость до.лжна наблюдаться доопределенного значения молекулярного веса, начиная с которого ожидается более медленное повышение теплопроводности. Экспериментальные данные для большого числа полиэтиленов различного молекулярного веса полностью согласуются с теоретическими предположениями до значения молекулярного веса порядка 100 тыс. Совпадение теории с экспериментом наблюдается для полистирола, теплопроводность которого измерялась авторами теории. Ими использовались также ранее опубликованные данные Для полистирола отклонение от пропорциональности выявляется более резко, чем для полиэтилена. Это объясняется относительно большим влиянием бензольного кольца на передачу тепла между соседними сегментами цепе1 1 полистирола. [c.197]

Как уже говорилось выше, тепловые характеристики больше используются в расчетах процессов переработки аморфных полимеров, чем кристаллических. Так, Балман и Щуцман применили теорию теплопроводности в нестационарном режиме для теоретического определения продолжительности отверждения полистирола. На продолжительность охлаждения аморфных полимеров влияют следующие факторы [c.350]

Основной задачей теории теплопроводности является установление распределения температуры внутри тела. Распределение температуры может быть независимым от времени, в этом случае задача теплопроводности является стационарной-, если же распределение температуры зависит от вре.мени, то задача становится нестационарной. В этой главе приводится аналитическое решение некоторых задач нестационарной теплопроводности, представляющих интерес для расчета процессов переработки полимеров. [c.212]

Предел по минимальному количеству топлива, поступаюп1его в пламя, способному снабдить последнее достаточным количеством горючего. Сюда относятся пределы по размерам образцов. Здесь можно исследовать самые разнообразные ситуации влияние подложек с высокой (теплопроводящие) и низкой (теплоизолирующие) теплопроводностью, горение в зазоре между полимером и массивной стенкой, горение многослойных ( сэндвичевых ) систем, горение на цилиндрических подложках (нити, проволоки). Поэтому полезно ввести понятие предельного размера горения - наименьшего характерного размера образца, ниже которого самостоятельное горение в данных условиях невозможно. Теория предельных размеров будет детально проанализирована в разделе 1.2.2. [c.14]

Основные феноменологические характеристики рассмотренных теорий (длина корреляции дальнего и ближнего порядка, размеры доменов и т. п.), однако, являются изменяющимися параметрами соответствующих моделей, связь которых со структурными характеристиками реальных стеклообразных систем не очевидна. В работах Айермана (см. [124]), напротив, была сделана попытка объяснить значения теплопроводности аморфных полимеров при нормальных (т. е. высоких ) температурах в рамках простой молекулярной модели, исходя из представления что удельная теплопроводность в направлении валентных связей цепи, А,а. с, намного превосходит аналогичную величину мм для межмолекулярных связей. Иначе говоря, предполагается, что рассеяние фононов происходит уже при длине свободного пробега, равной среднему расстоянию между атомами соседних цепей, т. е. / = / м. Для оценки величины остальных членов уравнения (III. 16) были сделаны следующие упрощающие предположения теплоемкость в расчете на массу единичного элемента квазирешетки т принимали равной классическому пределу по Дюлонгу —Пти, т. е. Смм = 37 /ш плотность элемента объемом К — длина связи главной цепи) и массой т равнялась 9 = а скорость звука и — =/мм(/мм/т) / , где /мм — силовая константа межмолекулярного взаимодействия для оценки которой можно воспользоваться уравнением (III. 1). С учетом сказанного окончательное выражение для теплопроводности принимает следующий вид [c.112]

Можно предвидеть значительную анизотропию в теплопроводности ориентированных полимеров ниже Т а также некоторую зависимость от молекулярного веса, так как колебания могут происходить вдоль молекулярной цепи даже ниже Автору неизвестно какого-либо исчерпывающего толкования теории теплопроводности аморфных тел. Бриджмен [15] предложил простое выражение, первоначально выведенное для жидкостей, но которое, оказывается, хорощо оправдывается и для твердого каучука. Подобное же выражение, основанное на теории переходного состояния, было выведено Кинкедом и Эйрингом [57 а], но первоначальная формула Бриджмена для наших непосредственных целей адэкватна этому выражению. Бриджмен показал, что теплопроводность К в эргах на градус на см/ см в сек. равна [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология