Среди важнейших конструкционных материалов полимеры имеют наихудшую теплопроводность (табл. 10.1), что вызывает опасность накопления теплоты в изделиях, поэтому в полимерах, подвергающихся действию механической нагрузки, может накап­ливаться теплота и в связи с этим развиваться опасные процессы износа. Так как введение технического углерода в качестве напол­нителя повышает теплопроводность, технические резины имеют

теплопроводность при­мерно в два раза боль­шую, чем исходные кау - чуки.

Для определения ко­эффициентов тепло- и тем­пературопроводности по­лимеров обычно применя­ются калориметрические методы. Выбор оптималь­ного интервала рабочих температур позволяет ис­следовать полимеры как в твердом, так и в жидком (расплавлен­ном) состояниях. Соответствующий интервал температур при опре­делении коэффициентов теплопроводности составляет 293—500 К.

Рис. 10.1

Рис. 10.1. Зависимости значений коэффициентов теплопроводности X от тем­пературы для полиметилметакрилата (1) и полистирола (2)

Рис. 10.2. Зависимости значений коэффициентов теплопроводности от темпе­ратуры для полипарахлорстирола (/) и полиортохлорстирола (2)

Установлено, что коэффициенты теплопроводности X аморф­ных полимеров (рис. 10.1, 10.2) с повышением температуры до - области стеклования увеличиваются, а у частично-кристалличе­ских полимеров (рис. 10.3, 10.4) уменьшаются вплоть до темпера­туры плавления. Следовательно, характер температурной зависи­мости X качественно согласуется с зависимостью X = f(T) для низ­комолекулярного неметаллического образца, где теплопроводность, рассматривается как результат колебательных движений моле­кул. В диэлектриках механизм теплопроводности — это колебания атомов около положения равновесия в решетке, иначе говоря, тепловое движение в них связано с распространением плоских уп­ругих воли, длины которых зависят от степени теплоизоляции и температуры. Эти упругие волны, распространяясь от горячей час­ти полимера к холодной, переносят определенную порцию энергии и этим выравнивают температуру образца, что для кристалличе­ских и аморфных полимеров происходит по-разному. Для первых
между упругими волнами (фононами) происходит обмен энергий, вследствие чего кристаллическая решетка отклоняется от строгой периодичности. Эти взаимодействия между волнами и обусловли­вают тепловое сопротивление. Упругие волны, распространяющие­ся в твердом теле, испытывают многократное рассеяние на неод­нородностях, создаваемых тепловым движением. Для кристалли­ческого твердого тела, в котором атомы расположены регулярно

) Вт

з Вт }И‘К

Рис. 10.3 Рис. 10.4

Рис. 10.3. Зависимости значений коэффициентов теплопроводности от темпе­ратуры для полиформальдегида (1) и изотактического полипропилена (2)

Рис. 10.4. Зависимости значений коэффициентов теплопроводности от темпе­ратуры для полиэтилена высокой (/) и низкой (2) плотности

в пространстве, а межатомные силы считаются упругими, такие коллективные колебания принимают вид волн смещения, распро­страняющихся во всем объеме тела и связывающих отдельные атомы.