ICN 83.080.01 CCG31
A P
中华人民共和国国家标准
GB/T 42919.4--2023
塑料 导热系数和热扩散系数的测定
第4部分：激光闪光法
Plasties--Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity--
Part4.Laserfashmethod
(1S022007-4:2017,M0D)
2024-03-01实饰
2023-08-06发布
国家市场监督管理总局国家标雅化管理委员会
爱布 GI/T 42919.4--2023
剪言
本文件找照B/T1.1--20标推化工作导制第1部分：标化文件的结构和起享规顾的航定避掌。 本文件是GB/T429195塑料导热系数和热扩做系激的测定》的等4部分。GB/T42919已经发
霜了以下部分：
第1部分2到第#体分显度额分法第多都分蒙光闪光法！第6部分基于溢度测制技术的比较法本文件修效来用I9022007-42017塑料导热恋数和热机散系欢的满定第4都分：激光闪光法》。 本文件与15082007-4：2017相比做了下选练构性整： --#12壹附成1S0220072017中的11宽谢最A对度15022007-4：2017中的附录B，前录B对应15022007-42017中的附录C，附录
C对座1S022007-4：2017中助脑录A 本文件#13022007~4，2017的拉术幕异发真享送期下：一增了通范性用的G/T2035见第3章），以适应我显的技术条件一用规惑性别用的GB/T42919.1替换了1S022007-1（见第3誉）：以送应我国的技术条件；
一谢T关于炉体摄度蒸图舞节方式（15022007-4：2017的5.2），以滋应我图的技术条件： --用说薇性引用的GB/T2918餐换了ISO291见第6章），以适应我国的技术条件：别龄了红外擦测馨无法校覆时的情说（1S022007~4：2017的7.1），以适应我国的技术条件增加了9给果装示”，以明端绕果套求 -用微感性引用的G/T27418警读了IS0/TCGuide89-3（见第10章）：以适应我属的技术条件！ -用规范胜引用的GB/T39812替换TIS02818.GB/T1040.1警换了ISO527-1(贝验
B，以适应我国的校本案件！增加了“第11章精密度” 本文件做了下列翼性改动：增加了导热蔡装人的计算公式到注中（见第4章）： m将1S022007-4：2017中6.2的注2内容测装至正文中（见6.2） m-增了资料性引用的GB/T6379.2冠耐录D）：一增加了附示D资料性）“多家实验宝测试格扩敬系数稳密度数播” 谨注建本文学的集整内可熊游及专利，本文种的发布机稳不承识彩专和的质任。 本文件由中国石插和化学工业联合会捷出。 本文件由全润翼料标准化技术装员会（SAC/TC15）白口。 本文件施举单信：山东非金展材科研究所、中国科学院上漆硅酸盐研究所、中国科学技术大学。中国
就空利造技术研究院，深询协周创新高科技发展育限公剪、天海大学，随慧科学仪器商资（上漆）有限公司、中游服光成都检测技术有隧公司、东市景鞋材有限公司、脑天特种材料及工艺技术研究所、哈尔蔡工业大学，资岛容商传链股份有限公间，中华人民共和育路大馨蓬关
本文件主婴起草人：丁文婚，裁、金燃、代游、梯彩虹、钟凯、厨蓝、瓷金購、谢麟、张静、王阳、 对睿风、高意、高建图。 GB/T42919.4-m2023
、引
激光闪光法根据不间盘料和复合材料的性能特点，在参数设暨、计算方法和样品备等方面针对性更难，对于提商塑料材辩热扩散系教测试准硫性意义意大：
GE/T42919描选了各种不网麻理溯定塑料导热亲数和热扩散系数的方法。放由六个部分构戏一弟1部分：通购。自的在于建立导热票数和热扩票数的测定试验方按中进用的定文和各方
面内窖。 一娣2部分：群态平面热薄（热盘）法：目的在于为测定翘料导热系数和热扩散系数的解态平面热源（燃盘）法，确立可换作，可追潮、可证实的程序，一第3部分，盘度被分新据，自的在于为规定料要熬效和然扩敢系效的班被分析落，确文可操作，可追期，可证实的程序，一第基部分：满光闪光法。日的在于为测定翘料争热系数和热扩散欢凝的激光闪光法：菊立可操作，可追费、可证实的程序一一第5部分，甲基丙娜甲请样品实验室间测试果，月的在于通效个实验惠对残甲蒸两
燃胶甲略的导热系录和热扩敏系嫩进行概定井并供试验嫩据。 第6部分：基于温度调制技术的比较法。日的在于为使用温度调制裁术测定伴导热系数的比
较，确立可操作，可遮翻，可证实的程序。 GB/T$2919.4-2023
塑料导热系数和热扩散系数的测定
第4部分激光闪光法
1燕圈
本文播选了用激光闪光法润定爱料誉片在厚度方向上的热扩散票数的高法。 本文件道用于均质固体塑料以及具有各向商性或正交各舞性结构的复合材料。 本方然选用于在-100400C的教体或离空你境下热散系数为1×10-？-11
10ms的材料。
注对于不均勺就样，餐最值可您孕试样摩度影响。
2潮慈性引用文件
下列文件中的内容通过文中的想慈性用面物成本文件必不可少的多款。其中，选问期的引用文件，仅孩日期对应的版本适用于本文件：不注日期的用文件，其最新版本（包括所有的能政单）送用于本文件。
GB/T I040.1 塑料拉伸性#的测室第1部分：总期（GB/T1040.1---201850527-12012，1Y1) GB/T2035料术语及真定义（GB/T2035--2008,10472：1999.IDT) GB/T2918塑料祥状恋调节和试验的标推环境（GE/T2918-~201名，IS0291：2008，MOD) GB/T27418 测盘不确定度评定和表示（GB/T27418---2017，1SO/1ECGmi0e98-3，2008，M0D) GB/T30812搬料试样的机加工别备（GB/T39812--2021，IS02818，2018，T） GB/T42919.1 盈料导热系数和热扩散率的第定第1部分：避熟GB/T42919.1一
2023,1S022007-1:2017.M0D)
术语和定义
GB/T2035和GB/T42919.1界定的以及下术谐和定义适用于本文件。
3.1
脉冲真度pal t 激光脉冲度大于其最大值半的持续时间，注单绿方移（）
3.2
超然时间 fie origin
爱光腺冲开始的时间。 注：剪秘（s)。
3.3
爱大温界 maximamteoxperactrerise ATt GB/T42919.4—2023
试样受到激光脉冲后，背面温度的最高值与受脉冲作用前的温度差。 注：单位为开尔文(K)。
3.4
半升温时间 half-risetime t1/2 从起始时间到试样背面温度升至1/2最大温升（△Tmax）的所需时间。 注：单位为秒(s)。
3.5
温度图 thermogram 试样表面的温度-时间曲线。
3.6
厚度 thickness d 传热测量方向的试样尺寸。 注：单位为米(m)。
4原理
在平板试样的一面（正面）施加一个激光脉冲，相比于半升温时间该激光脉冲持续时间很短，能量分布均匀（见6.1)。样品另一面（背面）的瞬态温升为时间的函数（见图1）。通过将测量温度曲线与理论模型（见第9章和附录A）进行比较得到热扩散系数。
注：导热系数可以由热扩散系数、比热容和体积密度，按公式（1)计算得到：
.....(1)
入=a·C,"p
.....
式中：入——导热系数，单位为瓦特每米开尔文[W/(m·K)]; α—热扩散系数，单位为平方米每秒(m/s） C-—比热容，单位为焦耳每千克开尔文[J/(kg·K)]; —体积密度，单位为千克每立方米（kg/m"）。 公式(1)中热扩散系数由本文件测试得到，比热容由测试或查找资料得到，体积密度由测试得到。
2 GB/T 42919.4---2023
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报研特号说销： &时间血T滋升s 店海线
一锈时上升照期：
-
冷都风。
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5器设备
5.1
设务的让计应满足餐意所述悠扩票教的测试采求，主采想神加图2所票，应包搭费有试学换和测装贸（如热电每）的护休服热炉和气室）闪光爆（如教光），脉冲按测器，解布深训馨（红外探锁都）以及控销，数曙袋和分折系靠。 5.2驴体
炉体成简足成下要求。 2） 邀慶范待合特#材料的研究谐要。 来用低源信滋馨成热护馨诚祥满诚摄度保持在土0.5以内夏少3燃
炉体的潮滋装做，分矫率为士0.1K，糖蜜优于士0.5K。 ） 炉体配备商个窗口，分别连过感冲餐射和红外操谢要的工作技长。 e 嫩有票家，炉体内的环境为真空成培性气体环境，燃遵免试在诞热和测武期阅发生筑化障
解。对子花徽量：注意联党窗口上出#结露。 我意空下量有子推除对魔效庭。 试样爆的设计度减少与就样的热修遗，最大您广#少人教光来传糖球红外探测馨的没射光。 您用校过的费漫装量，谁装餐食宜接尊试算成试样美接触，惑与举居支换更真！加奶以内，
3 GB/T42919.4—2023
测温装置的设计应不会显著干扰激光脉冲在试样中产生的温度场。
2
1
标引序号说明： 1-闪光源； 2- 一脉冲检测器； 3 一试样； 4——炉体； 5~ - - 测温装置； 6- 窗口； 7- 瞬态探测器；
控制、数据采集和分析系统。
图2激光闪光法测量热扩散系数的装置图
5.3闪光源
闪光源的能量水平应控制在试样背面产生的温升不超过3K，试样正面受到脉冲加热的空间能量
分布尽可能均匀，脉冲持续时间应小于1mS。热脉冲源可优选激光器，也可为闪光管。光电二极管能用来确定脉冲的持续时间和形式以及起始时间。 5.4瞬态探测器
能使用红外探测器测量试样背面的瞬态温升，瞬态探测器应能检测到试样背面温度5mK的变化，其响应与至少3K范围内的温度呈线性关系。
探测器及其相关电子设备（放大器、模拟/数字转换器等）的频率响应大于10kHz。如使用电子滤波器，也应满足上述要求且不应降低温度测量的精度，否则会使温升-时间曲线发生扭曲。
注：红外探测器的选择取决于温度范围，当温度范围在一100℃～400℃，也能使用光伏或光电导探测器。 测量试样背面的温度或与其成正比的量（如电压），并应在整个测试期间连续记录，数据采集系统可
以是模拟的或数字的，应对温度图上超过1000个数据点进行采样，采样频率高于100/t1/2，时间精度优 4 GB/T42919.4—2023
于±1×10-5s。 5.5测厚仪
分辨率：士1μm。 精度：±5μm。 对于软质塑料，应使用具有可重复低压缩功能的千分尺。
6试样
6.1 试样的形状和尺寸
试样应为圆形薄片，直径为5mm～20mm，试样厚度应根据脉冲宽度和材料的热扩散系数来选择，选择的脉冲宽度应小于半升温时间的0.01倍。通常，厚度为0.5mm～3mm。应选择适宜径厚比的试样，以便在试验过程中忽略二维效应，直径与厚度之比应大于3：1。
试样两表面应平整且平行，不平行度应小于平均厚度的1%，较大不均匀性的影响能用测量不确定度来估计。 6.2试样的制备和处理
试样应能代表所检测的材料，并应小心制备和处理。如切割试样时，宜避免过热、分子取向变化或
任何其他可改变试样性能的影响。
按附录B制备定向各向异性试样。 应按相关材料标准或相关方商定的方法在测量前对样品进行处理。除非另有规定，否则宜按照
GB/T2918对试样进行处理。
注：由于材料及其热历史，试样制备方法可能会对测量结果产生影响。
6.3试样涂层
对特定波长激光脉冲透过的试样，测试前应在其表面涂覆适当涂层（例如金属涂层），以防止激光脉冲穿透试样。试样表面可涂覆一层不透明的黑色薄层（即一层石墨），以优化脉冲能量的吸收和热辐射的散发。涂层对传热的影响应忽略不计（即涂层与试样相比应具有高的热扩散系数和薄的厚度）。对涂层厚度进行选择时，涂层的半升温时间应小于试样总半升温时间的2%。
注1：涂层的半升温时间t1/2能够通过其厚度d和热扩散系数α，采用公式(2)及变形公式(A.1)计算：
/ = 0.138 79 ±
...(2 )
o
式中： t1/2——半温升时间，单位为秒(s)； d——涂层厚度，单位为毫米(mm)；
热扩散系数，单位为平方米每秒（m"/s）。
7校准和核查
7.1 仪器校准
激光闪光技术是一种绝对方法，允许用户在不使用参考材料进行校准的情况下，可直接溯源到基本国际单位（如温度、时间、长度和电压）。应校准的激光闪光装置的元件，包括：
一用于测量样品厚度的测厚仪；
5