氯丁橡膠(Neoprene)的熱導率

此氯丁橡膠最初是作為橡膠的耐油替代品而開發的,然而它的耐用性、彈性、絕緣能力、防潮性和對環境的適應能力使其能夠用於更多應用。 此類橡膠的功能很大程度上取決於它的軟硬程度,這影響了他的物理、機械和熱的強度。 有趣的是,氯丁橡膠的軟硬度是如何影響其熱物理性質的呢? 

本文將針對此進行探討氯丁橡膠的熱導率,並描述其熱性能如何隨不同的軟硬程度而有所變化。

設備與材料

使用 MP-1 瞬態平面測量了三個氯丁橡膠樣品(30A、40A 和 60A)的熱導率 (W/m·K)、熱擴散率 (mm²/s) 和體積比熱 (MJ/m³K) 來源 (TPS) 方法:標準模塊。 帶有 TPS 標準模塊的 MP-1 用於測量各向同性材料的平均或整體熱導率和熱擴散率。

氯丁橡膠(Neoprene)

氯丁橡膠是一類合成橡膠,又稱新平橡膠,具有良好的化學穩定性並能在很寬的溫度範圍內保持柔韌性。 氯丁橡膠以固體橡膠和乳膠形式存在。 通常,與天然或其他合成橡膠相比,氯丁橡膠更耐降解。 氯丁橡膠還防水和耐腐蝕,這使其能夠抵抗一系列環境因素。 這使得氯丁橡膠非常適合墊圈、軟管和塗層等應用。 氯丁橡膠具有很高的耐熱性。 即使在極冷和極熱的溫度下,氯丁橡膠也不會發生物理降解,因此比其他類似橡膠更適合長期使用。

Neoprene 30A (left), 40A (middle), and 60A (right).
圖 1.氯丁橡膠 30A(左)、40A(中)和 60A(右)

MP-1 熱導分析儀

MP-1 是通過瞬態平面源(TPS,ISO 22007-2)和瞬態熱線(THW)的強大組合來測試固體、液體、糊狀物和粉末的絕對熱導率、熱擴散率和比熱 , ASTM D7896-19) 方法。

標準模塊用於測量各向同性材料的平均或整體熱導率和熱擴散率。

MP-1 with TP
圖 2. MP-1搭配其控溫平台
 

氯丁橡膠的熱導率

 氯丁橡膠硬度等級決定了它的應用、耐用性、柔韌性和柔韌性。 在考慮將氯丁橡膠用於某個應用時,確定並考慮其硬度非常重要。 硬度等級為 60A 或 70A 的較硬氯丁橡膠更適合重型應用,而硬度為 30A 或 40A 的氯丁橡膠等軟氯丁橡膠更適合重視壓縮性的應用。 氯丁橡膠的硬度影響其機械和物理性能、熱性能,並使其適用於不同的用途。 在此應用中,我們測量了三種不同硬度的氯丁橡膠樣品並比較了它們的熱導率。

Table 1. Thermal properties of neoprene measured with MP-1 at 23ᵒC.

表 1. 在 23°C 下使用 MP-1 測量的氯丁橡膠的熱性能

n=5, 6.4 mm (3317-1), 23ᵒC, 160s, 20mW.

結果

使用標準 6.4 毫米半徑傳感器 (3317-1) 在對稱配置中測量樣品。 160s 和 20mW 的最佳樣品參數是使用智能瞬態平面源 (iTPS) 應用程序確定的,該應用程序根據樣品屬性和尺寸確定用於每個樣品的適當傳感器、測試時間和功率。

結論

氯丁橡膠因其耐用性、柔韌性和絕緣特性而因其應用的多樣性而廣受歡迎。 氯丁橡膠的應用類型通常受氯丁橡膠硬度的影響,因為這會顯著影響氯丁橡膠的熱、機械和物理特性。 正如我們在該應用中發現的那樣,氯丁橡膠的導熱性隨著硬度的增加而降低。