GB/T 42919.2-2025 塑料 导热系数和热扩散系数的测定 第2部分：瞬态平面热源(热盘)法

ICS8308001

CCSG.31.

中华人民共和国国家标准

GB/T429192—2025

.

塑料导热系数和热扩散系数的测定

第2部分瞬态平面热源热盘法

:()

Plastics—Deteminationofthermalconductivityandthermaldiffusivity—

Part2Transientlaneheatsourcehotdiscmethod

:p()

ISO22007-22022MOD

(:,)

2025-12-02发布2026-07-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T429192—2025

.

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件是塑料导热系数和热扩散系数的测定的第部分已经发

GB/T42919《》2。GB/T42919

布了以下部分

:

第部分通则

———1:;

第部分瞬态平面热源热盘法

———2:();

第部分温度波分析法

———3:;

第部分激光闪光法

———4:;

第部分基于温度调制技术的比较法

———6:。

本文件修改采用塑料导热系数和热扩散系数的测定第部分瞬态平面热

ISO22007-2:2022《2:

源热盘法

()》。

本文件与相比在结构上有较多调整两个文件之间的结构编号变化对照一览

ISO22007-2:2022,。

表见附录

A。

本文件与的技术差异及其原因如下

ISO22007-2:2022:

将中中部分内容更改为范围中的注见第章以符合

———ISO22007-2:20226.2.14(1),

编写原则

GB/T1.1—2020;

用规范性引用的替换了见第章以适应我国的技术条件增

———GB/T42919.1ISO22007-1(3),,

加可操作性

;

将中中部分内容更改为注见以符合编写

———ISO22007-2:20226.1.3(6.2.3),GB/T1.1—2020

原则

;

将中中不适用散热膏的原因更改为注见使其更加清晰

———ISO22007-2:20226.1.4(6.2.4),;

增加了结果表示见第章以增加可操作性

———“”(9),。

本文件做了下列编辑性改动

:

用资料性引用的替换了替换了替

———GB/T10295ISO8301、GB/T10294ISO8302、GB/T2035

换了见第章

ISO472(1);

增加了附录资料性本文件与结构编号对照情况

———A()“ISO22007-2:2022”。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由中国石油和化学工业联合会提出

。

本文件由全国塑料标准化技术委员会归口

(SAC/TC15)。

本文件起草单位中石化北京化工研究院有限公司中国科学技术大学西安交通大学杭州研趣

:()、、、

信息技术有限公司中蓝晨光成都检测技术有限公司哈尔滨工业大学西北工业大学凯戈纳斯仪器商

、、、、

贸上海有限公司中国科学院上海硅酸盐研究所东莞市普万光电散热科技有限公司吉林省产品质

()、、、

量监督检验院北京中建建筑科学研究院有限公司工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验

、、(

室深圳市博恩新材料股份有限公司福安市一嘉健美工贸有限公司南京大展检测仪器有限公司

)、、、。

本文件主要起草人李永泉施安峰张虎陈永康曹金鹏艾青顾军渭李刚杨莉萍靳涛王莹

:、、、、、、、、、、、

李尚禹唐桂华陈燕任静张莹洁唐正阳陈嘉源单国富

、、、、、、、。

Ⅰ

GB/T429192—2025

.

引言

在物理化学生物及医学等广泛的领域新型材料及改良材料的开发与应用显著增长这就要求传

、、,,

热性能测量方法能提供更优质的性能数据引入相对简单快速且精度高的替代方法对科学界和工程

。、

界大有裨益

。

已经开发出很多被称为瞬态法的测量技术其中一些已经商业化这些技术应用广泛适用于测试

,。,

多种类型的材料在某些情况下可用于分别或同时测量多个特性

。,。

瞬态法中的某些测量技术因可以消除探头和试样表面间的界面接触热阻见的影响所以还

(8.2.1),

能测定材料的真实体积特性

。

塑料导热系数和热扩散系数的测定描述了各种不同原理测定塑料导热系数和热

GB/T42919《》

扩散系数的方法拟由六个部分构成

,。

第部分通则目的在于建立导热系数和热扩散系数的测定试验方法中通用的定义和各方

———1:。

面内容

。

第部分瞬态平面热源热盘法目的在于为测定塑料导热系数和热扩散系数的瞬态平面

———2:()。

热源热盘法确立可操作可追溯可证实的程序

(),、、。

第部分温度波分析法目的在于为测定塑料导热系数和热扩散系数的温度波分析法确立

———3:。,

可操作可追溯可证实的程序

、、。

第部分激光闪光法目的在于为测定塑料导热系数和热扩散系数的激光闪光法确立可操

———4:。,

作可追溯可证实的程序

、、。

第部分聚甲基丙烯酸甲酯样品实验室间测试结果目的在于通过多个实验室对聚甲基丙

———5:。

烯酸甲酯的导热系数和热扩散系数进行测定并提供试验数据

。

第部分基于温度调制技术的比较法目的在于为使用温度调制技术测定低导热系数的比

———6:。

较法确立可操作可追溯可证实的程序

,、、。

Ⅱ

GB/T429192—2025

.

塑料导热系数和热扩散系数的测定

第2部分瞬态平面热源热盘法

:()

1范围

本文件描述了一种测定塑料导热系数热扩散系数以及单位体积比热容的方法

、。

本文件适用于均质且各向同性材料以及具有单轴结构的各向异性材料

。

本文件适用于在试验温度下测定导热系数λ为-1-1-1-1

50K~1000K00.1W·m·K~500W·m·K、

热扩散系数α为-82-1-42-1的材料

5×10m·s~10m·s。

注1单位体积比热容CCρcρ是密度c是恒定压力下单位质量的比热容单位体积比热容C可通过导热

:,=·p,,p。

系数λ除以热扩散系数α获得如Cλα范围约为-3-1C-3-1它也被

,=/,0.005MJ·m·K<<5MJ·m·K。

称作体积热容

。

注2如果想要测定非均质产品例如人造板材或某种材料的非均质板在厚度方向上的热阻或表观导热系数则参

:(),

考以及

GB/T10295、GB/T10294GB/T2035。

注3测定液体的热传递性能时尽量减少热对流

:,。

注4单轴结构指在两个正交主轴方向上热性能相同但与第三个轴方向热性能不同

:,。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

塑料导热系数和热扩散系数的测定第部分通则

GB/T42919.11:(GB/T42919.1—2023,

ISO22007-1:2017,MOD)

3术语和定义

界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T42919.1。

31

.

探测深度probingdepth

d

p

在用于计算的时间窗口内测量试样内热脉冲沿热流方向达到的距离

,。

注1探测深度表达式如下

::

d=καt

p·max

式中

:

κ与温度记录灵敏度相关的无量纲常数

———;

α试样的热扩散系数单位为平方米每秒2

———,(m/s);

t用于计算传热性能时间窗口的最大时间单位为秒

max———,(s)。

注2探测深度单位为米

:(m)。

注3热盘法测量中典型值是κ本文件假设都采用该典型值

:=2,。

1

GB/T429192—2025

.

32

.

灵敏度系数sensitivitycoefficient

βΨ

该系数定义表达式如下

:

Tt

β=Ψ∂[Δ()]

ΨΨ

∂

式中

:

Ψ导热系数λ单位为瓦特每米开尔文或热扩散系数α单位为平方米每秒

———,[W/(m·K)];,

2或体积比热容C单位为焦耳每立方米开尔文3

[m/s];,[J/(m·K)];

Tt探头的平均温升单位为开尔文

Δ()———,(K)。

注1对于导热系数热扩散系数和体积比热容定义了不同的灵敏度系数

:、,;

注2为了确定用于通过单次试验来测定热导率和热扩散率的时间窗口采用了灵敏度系数理论通过这一涉及大

:,。

量实验并将常数Ψ视作变量的理论可确定如下表达式

,:

.tαr2.

03<max·/<10

式中

:

r探头最外层螺旋的平均半径单位为米

———,(m)。

假设κ表达式为rdr

=2,:1.1<p<2.0。

4原理

包含嵌入式热盘探头热容可忽略不计的试样应在给定温度下达到热平衡通过探头的电流产生

()。

呈阶跃函数形式的热脉冲从而在试样内部生成一个动态温度场将探头温升作为时间的函数进行测

,。

量该探头作为一个与热源统一的温度传感器即自热传感器来工作根据为特定探头所建立的模型

。()。

以及假定的边界条件对响应进行分析

。

5设备

51设备示意图

.

试验设备可按不同尺寸的试样进行设计可在不同温度和压力下的气态及真空环境中进行测量

,。

常用的设备布局图见图

1。

标引序号说明

:

夹住探头的试样桥式电路

1———;5———;

试验箱电压表

2———;6———;

真空泵电压源

3———;7———;

温控器计算机

4———;8———。

图1设备基本布局图

2

GB/T429192—2025

.

52热盘探头

.

典型的热盘探头如图所示根据试样尺寸和待测材料的传热特性能将便捷式探头设计为直径

2。,

的规格探头为双线螺旋结构由厚的金属箔蚀刻而成两面覆盖

2mm~200mm。,(10±2)μm,7μm~

的绝缘薄膜加热温度传感金属箔宜采用具有较高电阻温度系数和在较宽温度范围内具有良

100μm。/

好稳定性的镍或钼聚酰亚胺云母氮化铝或氧化铝宜根据最终使用温度来选择用作绝缘薄膜对于

。、、。

直径为及以下的探头圆形探头的双线螺旋间距应为对于直径更大的探头应

15mm,(0.20±0.03)mm,

为双线螺旋之间的距离应与螺旋线宽度相同

(0.35±0.05)mm。。

标引序号说明

:

D传感器直径

———;

HhLl传感器其他尺寸

,,,———。

当根据计算通过电引线的热损失时图中所示的距离应使用任意但统一的长度单位进行测量

8.5.2,。

图2加热/传感器双线螺旋结构的热盘探头

53电桥

.

应使用电桥来记录探头电阻的瞬态增加电桥初始平衡后应使用灵敏电压表记录电桥的失衡情

。,

况以此来跟踪探头电阻的增加见图采用这种布置方式时探头与一个电阻器串联该电阻器的

,(3)。,,

设计应使其电阻在整个瞬态过程中严格保持恒定这两个元件与一个精密电位计相组合精密电位计

。,

的电阻应约为探头电阻与串联电阻之和的倍电桥应配备一个可提供电压电流最高可达

100。20V,1

的电源用于记录差分电压的数字电压表在个电力线周期的积分时间内其分辨率应对应位

A。1,6.5

数字串联电阻R的阻值应接近带有引线的探头的初始电阻RR以便在测量过程中尽可能保持

。S0+L,

探头的功率输出恒定

。

3

GB/T429192—2025

.

标引序号说明

:

电位计

1———;

探头

2———;

探头引线

3———;

R探头引线的总电阻

L———;

R串联电阻

S———;

R启动瞬态加热前探头的初始电阻

0———;

R瞬态加热时探头电阻增量

Δ———;

U瞬态加热时探头电压增量

Δ———。

注该实验装置能够测定与迭代直线之间的温度偏差见中的实验数据处理部分偏差测量精度可达

:(8.1),50μK

或更高

。

图3记录探头电阻增加的电桥示意图

54试验箱

.

测量过程中试验箱温度波动应控制在以内见图对平板试样进行测试时见需

,±0.1K(1)。(6.4),

要对试验箱进行抽真空操作

。

55设备的温度分辨率

.

应优于

0.001K。

6试样

61通则

.

试样材料应整体均质并且在探测深度见定义的范围内不存在热阻探头周围的热阻除外

,(3.1)()。

62块状试样

.

621对于块状试样厚度的要求取决于制备试样材料的热性能探测深度的表达式包含热扩散系

..。

数而热扩散系数测量前是未知的因此探测深度应在完成初始试验之后进行计算若计算后探测深度

,,。

超出了中给定的范围则应调整总测量时间重复测试直到满足所需条件为止

8.2.3,,。

固体试样的形状可为圆柱立方体或长方体无需加工成特定形状两个试样应至少有一个平整面

、,。

见面对传感器且满足中关于传感器尺寸的要求

(6.2.4),8.2.3。

622测量时对试样的探测深度应至少为构成材料的各组分的特征长度或者材料中任何不均匀成分

..,

若试样为粉末则为颗粒的平均直径特征长度的倍

(,)20。

623试样尺寸的选择应减小其外表面对测量的影响试样尺寸应保证热盘探头的双线螺旋的任何

..。

4

GB/T429192—2025

.

部分到试样任意边缘的距离大于双线螺旋的总平均半径见

(5.2)。

注若该距离超过螺旋直径的尺寸并不会提高测量结果的准确性

:,。

624与传感器接触的试样表面应平整光滑两块试样应夹在热盘探头的两侧不应使用散热膏

..,,。

注很难获得足够薄的膏体层来真正改善接触热阻