Вопросы радиоэлектроники. 2019; 1: 72-76
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КОМПОЗИТА ПОЛИПРОПИЛЕН/УГЛЕРОДНЫЕ НАНОВОЛОКНА
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-7-72-76Аннотация
По расплавной технологии изготовлен полимерный композитный материал на основе полипропиленовой (ПП) матрицы и углеродных нановолокон (УНВ) в качестве наполнителя. Экспериментально получены зависимости коэффициента теплопроводности от массовой доли наполнителя и температуры. Показано, что теплопроводящие свойства материала не зависят от геометрии образца, а зависимости коэффициента теплопроводности от температуры и массовой доли наполнителя имеют характер, близкий к линейному. Установлено, что при концентрации УНВ более 5% полученный материал может использоваться для отвода теплоты в электротехнических и радиоэлектронных устройствах. Построена модель на основе задачи многоканальной проводимости, позволяющая описать процесс теплопереноса в композиционных материалах с резко различающимися теплопроводящими свойствами компонентов, которая учитывает такие характеристики, как плотность, теплоемкость, теплопроводность, скорость распространения теплового потока в материале.
Список литературы
1. Перепелкин В.П. Полипропилен, его свойства и методы переработки. Л.: ЛДНТП, 1963. 256 с.
2. Кондратенко В.С., Сакуненко Ю.И., Криваткин А.М. Трансэнергопластики: новый вызов металлам // Пластикс. 2014. № 1–2. С. 28–31.
3. Лопаткина С.В. Инновационные технологии производства материалов в кабельной промышленности // Инноваци онные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. Международный научный сборник. 2015. Вып. 3. С. 195–202.
4. Криваткин А.М., Сакуненко Ю.И. Теплорассеивающие полимерные композиты в микроэлектронике // Технологии в электронной промышленности. 2009. № 6. С. 34–36.
5. Кондратенко В.С., Сакуненко Ю. И Необычные пластики – новые решения // РИТМ машиностроения. 2014. № 8. Вып. 96. С. 52–60.
6. Трансэнергопластики на основе пленочных композиционных материалов / Е.С. Цобкалло, О.А. Москалюк, А.С. Сте пашкина, В.Е. Юдин // Химические волокна. 2018. № 4. С. 22–28.
7. Ивукин И.Н., Бугров В.Е., Ковш А.Р. и др. Модификация теплообмена и оптимизация свойств материалов пластико вых радиаторов ретрофитных светодиодных ламп // Физика и механика материалов. 2013. Вып. 17. С. 178–182.
8. Дульнев Г.Н., Заричня Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 с.
9. McCullough R. Generalized combining rules for predicting transport properties of composite materials // Composites Science and Technology. 1985. Vol. 22. P. 3–21.
10. Lichtenecker K. The electrical conductivity of periodic and random aggregates// Physikalische Zeitschrift. 1924. Vol. 25. P. 169.
11. Митюшов Е.А., Гельд П.В., Адамеску Р.А. Обобщенная проводимость и упругость микронеоднородных гетероген ных материалов. М.: Металлургия, 1998. 143 с.
12. Карслоу Х.С. Теория теплопроводности. М.: Гостеориздат, 1947. 288 с.
13. Распределение тепла со структурой в твердых телах / А.С. Степашкина, П.П. Рымкевич, А.В. Коцкович, А.И. Алтухов // Физика и механика материалов. 2017. Вып. 31. С. 75–77.
Issues of radio electronics. 2019; 1: 72-76
THERMAL CONDUCTIVITY OF COMPOSITE POLYPROPYLENE/CARBON NANOFIBRES
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-7-72-76Abstract
The polymer composite material based on polypropylene (PP) matrix and vapor grown carbon fibers (VGCF) as filler was received by the melt-technology. Dependences of the thermal conductivity on the filler mass fraction and temperature were experimentally obtained. Such dependences have a nearly linear character. It is shown that the material heat-conducting properties don’t depend on the sample geometry. It is found out that in case the concentration of VGCF is more than 5% the material can be used for heat removal in electrical and electronic devices. To describe the heat transfer process a model was built based on the multichannel conduction problem. It allows describing the heat transfer process in composite materials with sharply differing heat-conducting properties of the components taking into account such material characteristics as density, heat capacity, heat conduction, and heat flow velocity.
References
1. Perepelkin V.P. Polipropilen, ego svoistva i metody pererabotki. L.: LDNTP, 1963. 256 s.
2. Kondratenko V.S., Sakunenko Yu.I., Krivatkin A.M. Transenergoplastiki: novyi vyzov metallam // Plastiks. 2014. № 1–2. S. 28–31.
3. Lopatkina S.V. Innovatsionnye tekhnologii proizvodstva materialov v kabel'noi promyshlennosti // Innovatsi onnye tekhnologii proizvodstva i khraneniya material'nykh tsennostei dlya gosudarstvennykh nuzhd. Mezhdunarodnyi nauchnyi sbornik. 2015. Vyp. 3. S. 195–202.
4. Krivatkin A.M., Sakunenko Yu.I. Teplorasseivayushchie polimernye kompozity v mikroelektronike // Tekhnologii v elektronnoi promyshlennosti. 2009. № 6. S. 34–36.
5. Kondratenko V.S., Sakunenko Yu. I Neobychnye plastiki – novye resheniya // RITM mashinostroeniya. 2014. № 8. Vyp. 96. S. 52–60.
6. Transenergoplastiki na osnove plenochnykh kompozitsionnykh materialov / E.S. Tsobkallo, O.A. Moskalyuk, A.S. Ste pashkina, V.E. Yudin // Khimicheskie volokna. 2018. № 4. S. 22–28.
7. Ivukin I.N., Bugrov V.E., Kovsh A.R. i dr. Modifikatsiya teploobmena i optimizatsiya svoistv materialov plastiko vykh radiatorov retrofitnykh svetodiodnykh lamp // Fizika i mekhanika materialov. 2013. Vyp. 17. S. 178–182.
8. Dul'nev G.N., Zarichnya Yu.P. Teploprovodnost' smesei i kompozitsionnykh materialov. L.: Energiya, 1974. 264 s.
9. McCullough R. Generalized combining rules for predicting transport properties of composite materials // Composites Science and Technology. 1985. Vol. 22. P. 3–21.
10. Lichtenecker K. The electrical conductivity of periodic and random aggregates// Physikalische Zeitschrift. 1924. Vol. 25. P. 169.
11. Mityushov E.A., Gel'd P.V., Adamesku R.A. Obobshchennaya provodimost' i uprugost' mikroneodnorodnykh geterogen nykh materialov. M.: Metallurgiya, 1998. 143 s.
12. Karslou Kh.S. Teoriya teploprovodnosti. M.: Gosteorizdat, 1947. 288 s.
13. Raspredelenie tepla so strukturoi v tverdykh telakh / A.S. Stepashkina, P.P. Rymkevich, A.V. Kotskovich, A.I. Altukhov // Fizika i mekhanika materialov. 2017. Vyp. 31. S. 75–77.
