探究聚合物导热系数的模型化研究

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1、北京化工大学硕士学位论文聚合物导热系数的模型化研究姓名：阳庆元申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：汪文川;仲崇立2001.5.28,：llz京化工大掌硬士掌位论Jr．Y382639聚合物导热系数的模型化研究摘要f聚合物的热传递性质在聚合物的工艺加工和使用方面起着至关重要的作用，因此对聚合物的热传递性质进行研究是非常重要的。它不仅可以使我们能够进一步了解聚合物的内在结构，而且还可以帮助我们在实际应用中预测聚合物的性能。聚合物的导热系数是用来表征其导热能力的一重要物理性质。例如，在某些加工中聚合物可能经历非常快且大的温度或压力

2、变化，聚合物的结晶度和晶型取决于工艺过程的热处理过程，而结晶度和晶型对薄膜或光纤的工程特性影响很大。因此，确定聚合物的导热系数与温度和压力的依赖关系是有必要的。尸／本工作总共开发了三个用于关联和预测聚合物导热系数的模型。首先，本工作开发了一基团贡献模型用于预测常压下聚合物熔体的导热系数。该模型在预测聚合物熔体的导热系数时，只需要聚合物的化学结构及现有的用来估算比热容、密度和熔点温度的基团贡献方法。本工作利用十一种聚合物熔体导热系数的实验，数据来验证该模型的预测能力，其预测精度一般优于10％。(由于在计算过程中只需要聚合物的化学结

3、构及已存在的基团参数，所以该模型具有预测性，便于实际应用。7，，、本工作建立的第二个模型为一个可以关联和预测玻璃态或液态无定形聚合物导热系数的基团贡献模型。在预测聚合物的导热系数时，该模型同样只需要利用现有的用来估算无定形聚合物的玻璃转化温度、298K下的摩尔Rao函数、恒压热容、摩尔体积、泊松比的基团贡献方法。二十八种聚台物导热系数的七百个数据点被用来验证该模型的预测能力，其预测精度一般优于15％。陕似于前一模～型，由于在计算过程中只需要基团参数，使得本模型不仅具有预测性，并且便于实际工程应用。-r吖}f不论是从理论上还是在实

4、验方面，尽管有很多关于聚合物导热系数与温度依赖关系的文献，但聚合物的导热系数与压力依赖关系的研究还很少。)本文建立了北京化工大掌硕士掌位论文一新模型来预测聚合物熔体的导热系数与压力的依赖关系。该模型在计算高压下聚合物熔体的导热系数时，只需要常压下的导热系数(实验值或预测值)以及Tait方程的相关聚合物特性参数。用此模型对八种聚合物熔体的导热系数随压力的变化进行了计算，结果表明在广泛的压力范围内模型的预测精度一般优于10％。由于本模型能够适用于那些没有任何导热系数数据的聚合物体系，并且能达到较好的预测精度，因此该模型具有广阔的工程

5、应用前景。总之，本工作开发了三个用于关联和预测聚合物导热系数的模型，可较好地预测聚合物导热系数随温度与压力的变化。模型简单适用，具有很强的实际应用价值。／-lt／关键词：导热系数，基团贡献l摸型，关联，(预测，温度依赖关系，压力依赖关系，聚合物北京化工大掌硕士掌位论文STUDlESoNMoDELINGTHETHERMALCoNDUCTIⅥTYoFPoLYMERSABSTRACTThestudyonthermaltransportpropertiesofpolymersisveryimportantbecauseofthecruc

6、ialroleplayedbythesepropertiesinbothprocessingstagesandproductuses．ItprovidesallinsightintothestructureofthepolymersandithelpstOpredictproductperformanceduringspecificapplications．Thethermalconductivityofpolymersisanimportantphysicalproperty,whichdescribestheabilityo

7、fthosematerialstoconductheat．Forexample，incertainpolymerprocessingapplicationsthepolymermayexperienceveryrapidandlargetemperatureorpressurechanges，andthedegreeandtypeofcrystallinity,whichstronglyaffectstheengineeringpropertiesoftheresultingfilmorfiber,dependuponthede

8、tailsofthethermalhistory．Therefore，itisdesirabletodeterminethetemperatureandpressuredependenceofthethermalconductivityAtotalofthree