Расчет теплопроводности изоляции АБС-пластиков экспонированных при различных условиях в зависимости от температуры

Размещено на http://allbest.ru

Таджикский технический университет им. академика М.С. Осими

УДК 532.12

Расчет теплопроводности изоляции АБС-пластиков экспонированных при различных условиях в зависимости от температуры

Ходжаева У.Т., инженер,

Сафаров М. М. д-р техн. наук, профессор,

Сайдуллоева М. С. канд. хим. наук, доцент

Технология создания композиционных материалов (км), удовлетворяющих потребностям современной техники и промышленности, возможна только на основе всестороннего изучения теплопроводность многокомпонентных систем.

Экспериментальные исследования таких систем сопряжены с рядом трудностей, которые в случаях систем, содержащих компоненты легколетучих, высокотемпературных или химически активных веществ, возрастают многократно.

Характерным признаком современного производства является наличие жесткой конкуренции на рынке готовой продукции. Это вызывает необходимость в создании, существенном расширении ассортимента и повышении качества новых теплозащитных, электроизоляционных, конструкционных, полимерных материалов, которые по своим физическим свойством относятся к твердым неметаллическим материалом.

Качественные показатели таких материалов, прежде всего, характеризуются их теплофизическими (ТФС)-теплопроводностью, температуропроводностью, тепловой активностью и удельной теплоемкостью. отверждение композиционный кабельный сополимер

При математическом моделировании проектировании и оптимизации режима отверждения изделий полимерных композиционных материалов возникает необходимость в исследовании параметров, характеризующих этот процесс к котором относятся ТФС исследование как для отверженного композиционного материала, так и процессе его отверждения при достаточно произвольных режимах нагрева.

При проектирование режима отверждения изделий из полимерных мате риалов возникает необходимость в исследовании параметров характеризующих процесс отверждения, к котором относятся: теплоемкость, теплопроводность, тепловой эффект, кинетические параметры - т. е. энергия активация и кинетическая функция, а также параметры качество выполняющие функции ограничений накладываемых на процесс.

Для повешения качество изделий из композитных материалов (ИКМ) важное значение имеет знание теплофизических показателей как коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи отражение и т.п. Изоляция АБС - пластики широко применяются в кабельной промышленности и приборостроении.

Применение пластиков обусловлено высокой экономической эффективностью: высвобождением традиционных материалов, снижением энерго- и трудоемкости изготовления продукции, упрощением решения комплекса технологических задач.

Анализ научной и патентной литературы свидетельствуют о том, что вопросу атмосферостойкости кабельных пластиков в условиях высокогорья и сухого жаркого климата уделено недостаточно внимания.

Практика эксплуатации показывает высокую степень досрочного выхода из строя покрытия электропровод и кабелей из пластмасс. Наблюдаются такие явления как коробления, растрескивание и разрушение, после чего эти покрытия уже не могут выполнять свои функции; приходит в негодности и подлежат срочно замене.

В научной литературе сополимеры стирола, акрилонитрила и полибутадиена, получившие название изоляция АБС - пластики относят к полимерным композициям.

Получают эти сополимеры путем со полимеризации прививки стирола, L - метилстирола, нитрила акриловый кислоты на полибутадиен А1-12, А1-10, СКФ-32, изоляция АБС - пластики содержат 5-25% бутадиена или бутадиен стирольного каучука, 15-30% секрилонитрила или стирола.

Изоляция АБС - пластики - получают путем смешения составных частей в расплаве. Наиболее распространенным способам получения изоляция АБС - пластиков является эмульсионная полимеризация, которая достигается со коагуляциям латекса каучука с сополимерам стирола и акрилонитрила.

Такие сополимеры образуют ячеистую структуру частиц, при этом часть полимера образует вокруг частиц, при этом часть полимера образует вокруг частиц латекса оболочку, и в тоже время мономер частично проникает внутрь латекса.

Образуется структура ядро- оболочка где стирола- бутадиеновая оболочка окружает полистирольное ядро, это наблюдается даже в том случае, если бутадиена содержится в количестве около 1%. В табл. 1и 2 приведены основные физико- механические характеристики и теплопроводность полистирольных пластиков.

Таблица 1

Вычисленные значение плотности (,кг/м³) изоляция АБС -пластика в зависимости от температуры

В такой системе четкой границы раздела двух фаз не наблюдается полистирольный компонент дисперсную фазу а на границе между этими фазами локализуется привитой сополимер бутадиена со стиролом частицы изоляция АБС - пластика состоят из полибутадиеновое ядро диаметром около 0,5 мкм и САН оболочки толщиной 0,1 мкм.

Как видано из таблицы №1 плотность изоляция АБС - пластик уменьшается на 1,6% по сравнению плотности при 293 К. Полученные экспериментальные значения теплопроводности изоляция АБС - пластиков экспонированных при различных условиях в зависимости от температуры приводится в табл.2

Таблица 2

Экспериментальные значения теплопроводности (^.10³ Вт/(м^.К)) изоляция АБС - пластиков экспонированных при различных условиях в зависимости от температуры

^х - Расчетные значения теплопроводности изоляция АБС - пластиков.

Для обработки экспериментальных данных по теплопроводности изоляции АБС - пластика экспонированных при различных высотах нами использована следующее закон соответственных состояния.

(1)

где ,₁ - соответственно теплопроводность исследуемых объектов при различных температурах Т и Т₁: Т₁=298 К.

Все экспериментальные точки ложатся вдоль об щей прямой, уравнение которых имеет вид:

(2)

С помощью выражение (2) с погрешностью 2-5% можно рассчитать теплопроводность изоляции АБС - пластика экспонированных при различных площадках. Для приблизительных оценок теплопроводности высокоупорядоченных (кристаллических) полимеров при 293К можно воспользоваться соотношением [2]

(3)

С помощью этого соотношения можно вычислить теплопроводность полностью кристаллических полимеров при комнатной температуре если известные плотности и .(3)

Теплопроводность частично аморфного полимера при Т30К, можно вычислить как теплопроводности двух фазной полимерной системы (кристаллической и аморфной) по [1]:

(4)

Для обычных кристаллизующихся полимеров Айермани [2] получил следующие соотношение :

(5)

Выделив в полимере структурные характеристики F,E,C,M; где М -молекулярная масса звена, можно определить теплопроводность полимера по [3,4].

В качестве функции и аргумента принимаем соответственно:

(6)

где - удельный объем полимера при 293 К .

С помощью выражение (2) и (5 ) с погрешностью 2-5% можно рассчитать теплопроводность изоляции АБС - пластиков экспонированных при различных площадках.

Список литературы

1. Годовский Ю.К. теплофизика полимеров. М., -1982 -280с.

2. Ван Коревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. М., 1976-414с.

3. Черепенников И.А. приближенная оценка теплопроводности полимеров по молекулярным данным // применение полимерных материалов в машиностроение: краткие тез_докл. Обл. науч.- техн. Конф Тамбов -1977 -С.8-10

4. Мищенко С.В., Черепенников И.А. Кузьмин С.Н. Расчет теплофизических свойств веществ. - Воронеж: изд-во ВГУ, 1991-208с.

Размещено на Allbest.ru