Какая теплопроводность и электропроводность у эпоксидной смолы

Содержание
  1. Теплопроводность материалов на основе эпоксидных компаундов
  2. Авиастроение, судостроение, автомобильная промышленность
  3. Строительство
  4. Приборостроение, электротехника
  5. Электропроводность эпоксидных материалов

Широта использования эпоксидных смол в быту, промышленности, авиа- и судостроении, электротехнике и электронике, в строительстве вызвала  детальное изучение таких параметров эпоксидных смол, как коэффициенты их теплопроводности и электропроводности.

Существуют программа для расчетов неопределенности поверок по ГОСТ 8,461-2009, сертифицированная во ФГУП им. Менделеева, на основании которой  подбираются параметры материалов, используемых в той или иной отрасли хозяйствования.

Полимер вблизи

Теплопроводность материалов на основе эпоксидных компаундов

Данный подход вполне оправдан: в том же строительстве, когда в последние несколько десятков лет остро встал вопрос энергосбережение, конструктивные  облицовочные материалы на основе эпоксидок с различными наполнителями имеют широкий разброс в этом показателе. Если, например, эпоксидка с кварцевым наполнением имеет коэффициент теплопроводности 0,30 Вт/м*К (так обозначают этот показатель), то чистая затвердевшая смола без всякого наполнения будет иметь его числовое значение 0,59. Это сравнимо с теплопроводностью воды, у которой данный показатель 0,6, а какой прекрасный теплоноситель и теплообменник вода, объяснять не надо.

Полимер и стекловолокно

Авиастроение, судостроение, автомобильная промышленность

Так что говоря об этом показателе  при расчетах теплопроводности материала, есть смысл рассматривать его только в связи с теми наполнителями, которые в него введены, а они могут быть самым разными. В том же судостроении, когда дело касается небольших судов (яхт, катеров, скуттеров) стеклопластиковый корпус, который  формируется из слоев стеклоткани, пропитанных эпоксидкой, будет в постоянном контакте с водой,  и теплоотдача от него может потребоваться одна., а вот композитные материалы с использованием основы из стеклоткани с пропиткой эпоксидными смолами, применяемые в авиастроении, потребуют совсем других параметров теплопроводности. Ведь при движении со скоростями, близким к скорости звука (у гражданских авиалайнеров) и когда эта величина превосходи 1 или даже 2 МАХа у военных самолетов, вопросы теплообмена встают с особой остротой.

Полезно узнать >  Стоит ли применять эпоксидную смолу или клей для соединения стеклянных элементов

Полимер в судостроении

Пограничное положение между этими отраслями транспорта занимает автомобилестроение, где в формировании кузовов, особенно у легковушек, почти 100% принимает участие стеклопластик на основе эпоксидок. Эффективного теплоносителя в виде воды контактами не предусмотрено, поэтому наполнители и пластификаторы будут применяться другие, со своими коэффициентами теплопроводности.

Строительство

В гражданском строительстве дело усугубляется еще вопросами безопасности. Там от материалов на основе эпоксидных смол потребуется не только эффективная защита от теплопотерь, но и надлежащая пожарная безопасность, безвредность в смысле санитарных норм. Совместить все эти параметры в одном материале часто представляется очень сложной задачей.

На практике это может выглядеть так: коэффициент теплопроводности дерева колеблется у разных пород от 0,4 до 0,04 Вт/м*К, разница в разы. Поэтому деревянные дома гораздо теплее каменных, у который величина может быть от 0, 29 до 2,4 Вт/м*К. Но дерево пожароопасно, даже с использованием специальных пропиток. Камень зачастую дорог, а эпоксидка, пусть даже связанная наполнителями, при нагревании может выделять опасные для здоровья компоненты.

Применение в строительстве

Полимер, который не выделяет ничего, зачастую очень дорог и используется мало.

Приборостроение, электротехника

Скорость отдачи тепла , согласно закону, выведенному еще Ньютоном, прямо пропорциональна разнице температур между телом, подвергшимся нагреву, и окружающей его средой.

Этот закон прекрасно работает и в случае компоновки множества тепловыделяющих элементов в одном, притом в очень ограниченном пространстве. Как это бывает в микроэлектронике, где на платах, сформированных из стеклоткани (в свою очередь, созданной с использованием  эпоксидных компонентов) или в приборостроении, когда в ограниченном объеме металлического корпуса  содержится до десятков, а то и сотен, таких плат.

Применение в электротехнике

Выходом становится увеличение площади излучающих тепло поверхностей в виде рифленых фрактальных радиаторов из скомпонованной с эпоксидкой меди с ее коэффициентом теплопроводности 401 Вт/м*К (сравните с тем же параметром у эпоксидки – 0,59) или алюминия (чистого), с его коэффициентом равным 237 Вт/м*К (120-180 у различных сплавов). Дополнительным способом теплоотвода от греющихся в процессе эксплуатации электронных приборов становится использование  таких радиаторов и куллеров-вентиляторов или, что практикуется в оборонной промышленности, даже жидкостных радиаторов охлаждения таких электронных устройств. Речь идет, разумеется, о стационарных компьютерах или расчетных центрах.

Полезно узнать >  Как пропитать дерево эпоксидной смолой, как производится обработка

Электропроводность эпоксидных материалов

В чистом виде эпоксидные смолы после отверждения являются довольно-таки эффективным изолятором.  Но на практике, в связи с использованием при ее формировании наполнителей, диэлектрические свойства полимеризованных эпоксидных смол могут стремиться к нулю. Соответственно, электропроводность возрастает.

Особенно ярко это проявляется при использовании металлических порошковых наполнителей: алюминиевая или бронзовая пудра, железные опилки, да и эпоксидка с графитом в этом отношении тоже не проявит свойств электроизолятора. Оксиды и диоксиды – титана, железа, меди, алюминия тоже дадут разные величины электропроводности такой эпоксидки и, соответственно, разные величины сопротивления, что открывает широкие возможности в изготовлении неметаллических электропроводящих устройств. Вернее, не целиком металлических, а частично.

Небольшие баночки

В обычных эпоксидных материалах, используемых в быту, важнейшим показателем в смысле стойкости эпоксидок, как диэлектриков (изоляторов) является электрическая прочность. Это  способность материала противостоять пробою в виде искры или молнии между двумя проводниками, при нарастании напряженности электрического поля. Ведь когда напряженность такого поля превысит некую электрическую прочность, присущую данному материалу, эпоксидка начнет проводить этот ток, постоянно или импульсно, скачкообразно. У разных видов полимеризованной эпоксидной смолы могут быть разные показатели комбинаций ударной ионизации и туннельного просачивания, а эти комбинации и определяют электрическую прочность.

Электрическая прочность материалов выражается в величинах кВ/мм. Зависит от толщины образца и количества влаги в окружающей среде. Естественно, при повышенной влажности и коэффициенты электропроводности и изоляционной прочности будут другими. Первые – увеличиваться, вторые – уменьшаться.

В эпоксидные компаунды часто вводят нанокомпозит аэросил – оксид кремния, который тоже меняет свойства смолы как диэлектрика не в лучшую сторону, правда незначительно. Значительные изменения могут быть при нагреве эпоксидного материала: увеличение температуры образца в интервале  127-395°C градусов вызывало уменьшение величин удельного сопротивления с 10 в минус 15 степени до 10 в минус восьмой Ом, что открывает широкие возможности для создания новых проводников, работающих в широком диапазоне высоких температур.

Полезно узнать >  Какие наполнители используются для эпоксидной смолы, зачем они нужны

Заливка полимером

В композитных материалах с использованием эпоксидных заливок или пропиток электропроводность и диэлектрические свойства зависят также от слоев стекловолокна: из количества, то есть толщины диэлектрика, материала нитей ткани и многого другого.

Не меньшее значение имеет и частота электрического поля, воздействующего на эпоксидные полимеры, служащие в качестве изоляторов. Например, в СВЧ-печах с их запредельными значениями рабочей частоты, требования в электропроводности и стойкости к электропробоям гораздо выше, чем где-либо. Сопоставимые требования есть разве что у контуров передающих антенн радиостанций или локаторов, где тоже есть большие величины СВЧ-излучения. Обычный диэлектрик в этих условиях может не выдержать высокого напряжения электрополей.

Рейтинг статьи
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (3 оценок, среднее: 3,67 из 5)
Загрузка...
Рейтинг автора
Автор статьи
Олег Семенов
Экспериментирует с эпоксидной смолой в сфере производства мебели большое количество времени. Хорошо знает свойства полимера, умеет с ним работать.
Написано статей
55
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Adblock
detector