Effect of pressure on the thermal conductivity of polymers

The thermal conductivity of polyolefins and halogen-substituted polymers was studied in a broad temperature interval spanning both solid and melt states, in the range of pressures from 0.1 up to 100 MPa with the aid of a high-pressure-calorimeter in the continuous heating regime. Treatment of data on the pressure dependence of the thermal conductivity of melts in terms of Barker's equation yielded the values of quasilattice Grueneisen parameter _B which exhibited the same dependence on molecular structure of a polymer as the parameter 3C/p from the Simha-Somcynsky equation of state (number of external degress of freedom per chain repeat unit). Analysis of the dependence of the thermal conductivity of polyethylene on the degree of crystallinity revealed the inadequacy of the current two-phase model which does not account for the microheterogeneity of the amorphous phase. It was concluded that interchain heat transfer makes the dominant contribution to the thermal conductivity of polymers both in amorphous and in crystalline states.

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Zusammenfassung Mit Hilfe eines Hochdruck-- Kalorimeters mit kontinuierlicher Aufheizung wurde im Druckintervall 0,1 bis 100 MPa und in einem breiten Temperaturbereich, in den sowohl feste als auch flüssige Zustände gehören, die Wärmeleitfähigkeit von Polyolefinen und halogenierten Polymeren untersucht. Drückt man die Druckabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit der Schmelzen mit Hilfe der Barkerschen Gleichung aus, erhält man die Werte für den Quasigitter Grueneisen-Parameter_b, der die gleiche Abhängigkeit von der Molekular-struktur eines Polymers zeigt, wie der Parameter 3C/p aus der Gleichung von Simha-Somcynsky (Zahl der externen Freiheitsgrade geteilt durch Kettenstruktureinheit). Eine Untersuchung der Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von Polyethylen von Kristallinitäts-grad zeigt die Mängel dieses Zwei-Phasen-Modelles, was die Mikroheterogenität der amorph-en Phase nicht erklärt. Man zog die Schlußfolgerung, daß ein Wärmetransport zwischen den Ketten sowohl im amorphen als auch im kristallinen Zustand den entscheidenden Beitrag zur Wärmeleitfähigkeit von Polymeren liefert.