Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282004000500014
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Método de Fio Quente na Determinação das Propriedades Térmicas de Polímeros

Hot Wire Technique in the Determination of Thermal Properties of Polymers

Wallwork, Andrew; Mummery, Paul; Gregório Filho, Rinaldo; Santos, Wilson N. dos

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Resumo

A técnica de fio quente paralelo normalizada para a determinação da condutividade térmica de materiais cerâmicos foi empregada na determinação das propriedades térmicas de polímeros. As amostras foram preparadas em forma de paralelepípedos retangulares, com dimensões de (230x80x30)mm. Neste trabalho, a condutividade térmica e o calor específico foram simultaneamente determinados a partir do mesmo transiente térmico experimental e a difusividade térmica foi calculada a partir dessas duas propriedades. Cinco diferentes polímeros com diferentes estruturas a temperatura ambiente foram selecionados neste trabalho. Os cálculos foram feitos utilizando-se um método de ajuste por regressão não linear, de tal maneira que todos os pontos experimentais obtidos são considerados nos cálculos dessas propriedades térmicas. O equipamento utilizado neste trabalho é totalmente automatizado. A reprodutibilidade dos resultados foi muito boa com respeito à condutividade térmica, obtendo-se um desvio máximo de apenas 0,5% entre os valores máximo e mínimo para todas as amostras ensaiadas, mesmo introduzindo propositadamente alguns defeitos no arranjo experimental, em relação ao modelo teórico. Todavia, pequenos desvios do modelo teórico podem causar drásticas influências nos valores de calor específico, obtendo-se desvios de até 32% em relação ao arranjo experimental correto. Os resultados experimentais foram então comparados com aqueles encontrados na literatura. As discrepâncias observadas entre alguns desses valores podem estar associadas ao grau de cristalinidade ou à história térmica da amostra, ficando assim mostrada a aplicabilidade desta técnica na determinação das propriedades térmicas de polímeros.

Palavras-chave

Polímero, condutividade térmica, calor específico, difusividade térmica, propriedades térmicas, técnica de fio quente

Abstract

The hot wire parallel technique standardized for determining thermal conductivity of ceramic materials was employed in the determination of thermal properties of polymers. Samples were prepared in shape of rectangular parallelepipeds. In this work the thermal conductivity and the specific heat were simultaneously determined from the same experimental thermal transient, and the thermal diffusivity is derived from these properties. Five different polymers with different structures at room temperature were selected and measurements were carried out at room temperature. A non-linear least squares fitting method was employed in the calculations, so that all the experimental points obtained are considered in the thermal properties calculations. The apparatus used in this work is fully automatic. The reproducibility is very good with respect to thermal conductivity, even with a defective experimental arrangement with respect to the theoretical model. However, deviations from the theoretical model causes severe influence on the specific heat values and consequently in the thermal diffusivity. Experimental results were compared with those available in literature, showing the applicability of this technique in the determination of thermal properties of polymers.

Keywords

Polymer, thermal conductivity, specific heat, thermal diffusivity, thermal properties, hot wire technique

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