热传导率

物体间存在着温度差，形成的温度一致的热量转移现象，可根据热量流动以及其他因素造成的流路状态，大致可分为热传导、对流和辐射。热传导是热量在固体、静止的气体（或液体）中转移的现象。热传导率表征的是热量在固体（例如：成型品）中转移的容易程度。热量的转移需要载体（媒介），这些载体包括自由电子、晶格振动和分子振动。自由电子的热传导效果是非常高的，所以金属（例如：铝和铜）有很高的热传导率。但是塑料（例如：TORELINA™）是绝缘材料，不存在自由电子，所以其热传导率要低于金属，绝热性能相对要好。

Ⅰ. 热传导率的测量方法

固体的热传导率测定方法有很多种。大致可分为定常方法和非定常方法。当试样的温度是定常态时，测定单位时间内，单位横截面积移动的热量（热流速：W/m²）；非定常方法则是测量试样中热扩散速率（热扩散率：m²･S^-1）。近年来，由于非定常方法测量周期较短，所以使用非常普遍。这些方法包括激光闪光法和热传导分析法。热传导率可通过试样密度和测试温度的比热，以及使用非定常方法测得的热扩散率，根据公式6.1计算而得。一般来说，热传导率是在平板形状的制品上进行测量，因此使用定常方法和激光闪光法，可以求出厚度方向上的热传导率。而使用热板法除了可以求出厚度方向的热传导率，平面方向上的热传导率也可得出。此外，还有另外一种方法是分析成型品发出的红外线，然后形成一个温度分布图（使用热成像仪），用来测定实际成型品的热传导率。

Ⅱ. TORELINA™ 的热传导率

表6.3列出了使用定常方法测得的TORELINA™的厚度方向上的热传导率。强化系PPS比非强化PPS的热传导率要高。因为玻纤和矿物填充等强化材的热传导率要高于PPS树脂，所以热传导率的大小取决于所添加的强化材的类型与含量。

表6.3 TORELINA™ 的热传导率(定常方法, 80℃)

Item	Units	Glass fiber reinforced		Glass + filler reinforced		Elastomer improvement			Unreinforced
Item	Units	A504X90	A604	A310MX04	A610MX03	A673M	A575W20	A495MA1	A900	A670T05
Thermal conductivity (Thickness direction)	W/m・K	0.3	0.3	0.5	0.5	0.3	0.3	0.4	0.2	0.2

Ⅲ. 高热传导性PPS

高热传导性PPS适用于延长电子、电气部品的使用寿命，例如LED照明系统和以散热为目的的设计（例如用于汽车引擎中降低能量损失的线圈）。TORELINA™提供了一系列导电型TORELINA™ H501B，其热传导率相比传统PPS有很大的改良，还有保持了绝缘性能的H718LB（表6.4）。

表 6.4 高热传导率PPS (23℃)

Item	Measurement direction	Units	Glass fiber reinforced	High-filler	Highly thermal conductive PPS	Measurement method
			Glass fiber reinforced	High-filler	Insulating type
			A504X90	A310MX04	H718LB
Thermal conductivity	Planar direction	W/m・K	0.4	0.7	1.0	Hot disk method
Volume resistivity	-	Ω・m	2×10¹⁴	1×10¹⁴	5×10¹³	-

图 6.7 热成像分析

使用热成像仪进行热量分析（图6.7），热源（3.4W）放置在平板的中间位置（80 x 80 x 3 mm t），在对侧进行观察。图6.8对一般玻纤强化PPS规格（A504X90）和高热传导性PPS规格（H501B和H718LB）在加热5分钟后，获得的温度分布图进行了对比。从图中可以看出，热传导率较低的玻纤强化PPS规格很难从热源周围散热，然后形成了一个热点。相反，高热传导率PPS规格向周围进行热扩散，而缓和了热点的形成。

图6.8 高热传导性PPS规格的温度分布（热成像仪）