橡胶复合材料的导热特性(附：常见材料导热系数）

1、橡胶的导热系数

天然橡胶硫化胶 0.15~0.21 W/(m ℃)

天然橡胶硬质胶 0.15~0.17 W/(m ℃)

丁苯橡胶 0.19 W/(m ℃)

氯丁橡胶 0.19 W/(m ℃)

氯丁橡胶硫化胶 0.21 W/(m ℃)

丁基橡胶 0.09 W/(m ℃)

丁腈橡胶 0.25 W/(m ℃)

硅橡胶 0.27 W/(m ℃)

2、轮胎橡胶材料导热系数

( 何燕等 , 轮胎橡胶材料导热系数的测定及分析 , 橡胶工业， 2004年第卷)

轮胎橡胶材料导热系数的测试结果如图 2所示。从图 2可以看出以下律。

(1) 轮胎不同部位橡胶材料的导热系数随温度变化而改变 , 并且在本试验所研究的温度范围 (20 ～80 ℃) 内, 两者呈线性关系。不同橡胶材料的导热系数随温度变化的经验关系式 :

λ = λ0 + b θ

式中 λ 0 -室温下试样的导热系数 ; b θ -与材料性质有关的温度系数。 λ0 和b θ 的测试值如表 1所示。

结论：

通过对轮胎不同部位橡胶材料导热系数的研究发现 ,用稳态法测量橡胶材料的导热系数是一种科学、可靠的方法 ,此方法所用试验装置简单 ,操作方便。本试验所得数据准确、可靠 ,为轮胎设计进一步计算 ,特别是为轮胎温度场的计算提供了可靠的依据。

轮胎各部位的受力情况及生热机理不同 ,在胶料配方中应分别加以考虑 ,试验所测导热系数的数据也正好与轮胎实际相吻合。

3、轮胎各部位胶料在不同温度下的导热系数

（刘丽等，轮胎胶料的导热系数测定及误差分析，轮胎工业 2006年第 2卷）

采用稳态法测量轿车轮胎和航空轮胎各部位胶料在不同温度下的导热系数。测量结果表明 , 轿车轮胎在 20~ 80℃、航空轮胎在 20~ 110℃范围内 , 轮胎各部位胶料的导热系数与温度呈线性关系 ; 轿车轮胎胎侧胶导热系数较大 , 胎面基部胶导热系数较小 , 航空轮胎胎侧胶导热系数较大 , 胎面胶导热系数较小。试验时采取使设备和试样充分干燥、以石棉做绝热材料、保持冰端温度等措施 , 可使试验误差小于 4%。

图3和4分别示出了轿车轮胎和航空轮胎不同部位胶料的关系曲线。

4、充填炭黑硫化橡胶的导热系数

（崔琪等，炭黑用量及硫化对橡胶导热系数的影响， CHINA RUBBER （中国橡胶） 2006年，第 22 卷第18 期）

结论

1.橡胶的导热系数随着温度的升高而呈现出增加的趋势。 当炭黑的含量在高范围变动时 ,硫化前橡胶的导热特性随着炭黑用量的增加而降低。

2.将硫化前后橡胶的导热系数数值进行对比发现 , 硫化前橡胶的导热系数大于硫化后的 ,且两者的差值随炭黑用量的增加而降低。

5、橡胶复合材料的热传导特性

（王友善等，橡胶复合材料的热传导特性研究，轮胎工业， 1999 年第 19卷）

由试验发现纤维横向的帘线橡胶复合材料的热导率在 0.20~ 0.22 W/ ( m.K ) 之间 , 这基本上与橡胶材料的热导率相同 , 说明纤维增强橡胶复合材料的横向热导率由基体材料决定。同时发现纤维增强橡胶复合材料的纵向热导率在 0.30~ 0.33 W /( m.K ) 之间 , 远远大于纤维横向导热率。这是因为在纵向上的传热纤维起了很大作用。

结论

本文用准稳态法研究了橡胶及其纤维增强复合材料的热导率。 结果表明 , 橡胶复合材料的纤维横向热导率由橡胶基体决定 ; 其纤维纵向热导率远远大于横向热导率。另外 , 不论橡胶还是橡胶复合材料在所研究的温度范围内 ,其热导率与温度均呈线性关系。

附常见材料导热系数：

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