Page 48 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

郭亮亮：涂层材料热传导性能测试标准比较

采纳了ISO或IEC标准，但对ASTM标准的采标较 试样的热流密度、两侧温差和厚度，可计算得到材料
少，这在某种程度上增加了ASTM标准实施的难度。 的总热阻。对于由涂料涂覆在金属基片上构成的试
分析和比较中国标准与国际主流标准有助于了解标 样，涂料的热传导率可由式（1）计算。
准体系的现状及发展方向。文献[5]对中国辐射处理
行业的标准和法规进行了初步比较，并与国际标准 （1）
[6]
进行了对比。XU等 比较了中国、欧洲和ISO关于
式中： θ 为试样总热阻； L 基和L 涂分别为基材和涂层
外墙保温复合系统的代表性标准，深入分析了不同
的厚度； λ 基和λ 涂分别为基材和涂层的热传导率； S
标准体系在结构、范围和性能要求等方面的差异，并
为传热面积，等同于基片的底面积。
对该领域标准化提出了建议。具体到涂料领域，王
[7]
龙 通过对GB标准与国际主流标准的深入比较，指
出了中国建筑钢结构防火涂料标准的不足，如涂层
[8]
厚度的单一性。赵子玲等 总结了中国建筑涂料标
准的现状与问题，指出了采标率低的问题，并对建筑
涂料标准的国际化和行业高质量发展提出了建议。
[9]
於杰等 分类介绍了中国涂料测试标准及其与ISO
标准的关联，涉及涂料的液态性能、施工性能、光学
性能、力学性能及耐化学性能等方面。然而，这些研
究主要集中于标准内容的直接解读，尚未涉及试验
图 1 护热式热流计法试验装置示意
验证，而试验验证有助于更深入地理解标准细节，并
为标准间的可替代性提供直接依据。此外，热传导 通过热流计法测得试样的总热阻后，由于其他
率作为涂层的重要性能指标，反映了涂层的隔热性 参数已知，可以求解得到涂层的热传导率。
能，其准确测量对于涂层应用意义重大。然而，目前 GB/T 22588—2008《闪光法测量热扩散系数
涂层的热传导率测试仍然缺乏专用标准，通常依赖 或导热系数》使用闪光法测试材料的热传导率，其原
通用标准，相关标准的分析和比对工作亟待加强。 理是：在程序温度控制下，由激光源在瞬间发射一束
基于此，笔者对可用于核电涂层热传导率测试 光脉冲，均匀照射在试样下表面，使其表层吸收光能
的GB标准与ASTM标准进行了分析和比较，介绍 后温度瞬时升高，并作为热端将能量以一维热传导
了不同标准的基本程序及其差异。随后选取了两种 的方式向冷端传播。使用红外检测器连续测量上表
典型的核电涂层材料，测试了热传导率，从试验流 面中心部位的相应温升，得到温度升高对时间的关
程和结果方面进一步评估了不同标准之间的可替代 系曲线，最终测得的是试样的热扩散率α。闪光法
性，并提出了相应建议。研究成果可为核电涂层的 试验装置如图2所示。材料的热传导率可根据式（2）
标准化鉴定提供依据，对涂料体系的标准化测试有 计算得到。
C
一定参考价值。 λ = αρ （2）
涂
1 试验原理及试验装置 式中： α 为涂层的热扩散率；C为涂层的比热，由差
示扫描量热法测得； ρ 为涂层的密度。
GB/T 10295—2008《绝热材料稳态热阻及有
关特性的测定 热流计法》与ASTM E1530《用保
护的热流计技术评定材料耐传热性能的标准试验方
法》均采用热流计法测试涂料的热传导率。两个标
准的试验原理和方法基本相同，主要区别是ASTM
E1530采用了护热保护装置（热保护炉），通过减少
横向的热损耗来提高测试精度。护热式热流计法的
试验装置如图1所示。热流计法的主要工作原理为： 图 2 闪光法试验装置示意
在稳定传热过程中，当传热速率等于散热速率的平 以上参数均特异于涂层的温度。热流计法试验
衡状态时，根据傅里叶一维稳态热传导模型，由通过 装置为DRL-II型导热系数测试仪，而闪光法试验装

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