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            一文讀懂十大塑料性能測試手段

            時(shí)間:2019-11-17 10:00 閱讀:2022 來源:互聯(lián)網(wǎng)

            一、灰分? 什么是灰分呢?

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            馬沸爐

            灰分:在高溫灼燒時(shí),聚合物發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化,最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散,而無機(jī)成分(主要是無機(jī)鹽和氧化物)則殘留下來,這些殘留物稱為灰分。一般改性的產(chǎn)品里面,灰分就是硅石、碳酸鈣、滑石粉、玻纖、鈦白粉等一些無機(jī)礦物質(zhì)。

            測試方法:煅燒法(燃燒有機(jī)物并在高溫下處理其殘余物直至恒重),在馬沸爐里,600℃進(jìn)行10min燃燒,稱量其殘留物。

            灰分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示:(M1-M0)×100/M

            M表示式樣的重量,M1灰分和杯子的重量,M0杯子的重量

            目的:測定塑料中無機(jī)物質(zhì)的含量,作為判斷材料真假的一個(gè)依據(jù)以及評判材料性能的一個(gè)依據(jù),如:在加玻纖的塑料中,高了塑料材料剛性增加,耐熱性增加,但韌性降低,反之,韌性增加,剛性耐熱性下降。

            二、水分的測試意義?原理?

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            紅外水分測試儀

            水分:指含在物體內(nèi)部的水。

            測試原理:主要分為:紅外線快速水分測定和鹵素快速水分測定

            紅外線水分測試原理:紅外加熱法失重是利用紅外線加熱物體的熱效應(yīng)和強(qiáng)穿透能力,被測物體的水分快速蒸發(fā)而失重,通過物體的初始質(zhì)量和物體蒸發(fā)水分后的質(zhì)量的數(shù)據(jù),獲得被測物體在某一特定溫度下的含水量。

            鹵素快速水分測定:測試的計(jì)算公式:設(shè)G為樣品干燥前的重量,g為樣品干燥后的重量;L為樣品含水量,R為樣品干燥;LR為樣品回潮率‘OR為樣品濕重率,故

            L=G-g/G (1)

            R=g/G (2)

            0R=(G-g)/G (3)

            OR=G/g (4)

            測試目的:水分含量是影響諸如聚酰胺(PA)和聚碳酸酯(PC)等樹脂的加工工藝、產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品特性的一個(gè)重要因素。在注塑過程中,如果使用水分含量過多的塑料粒子進(jìn)行生產(chǎn),則會產(chǎn)生一些加工問題,并最終影響成品質(zhì)量,如:表面開裂、反光,以及抗沖擊性能和拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能降低等。

            三、熔融指數(shù)

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            融指儀

            熔融指數(shù):是一種表示塑膠材料加工時(shí)的流動(dòng)性的數(shù)值。

            測試方法:先讓塑料粒在一定時(shí)間(10分鐘)內(nèi)、一定溫度及壓力(各種材料標(biāo)準(zhǔn)不同)下,融化成塑料流體,然后通過一直徑圓管所流出的重量或體積。表示方法有MFI:流體質(zhì)量;MVR:流體體積。

            意義:表示該塑膠材料的加工流動(dòng)性,其值越大,表明流動(dòng)性越好,反之,越差;在微觀上,融指越大表示體現(xiàn)粘度愈小及分子重量愈小,反之則代表該塑料粘度愈大及分子重量愈大。

            四、拉伸/彎曲的測試意義與原理

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            彎曲/拉伸測試儀器

            拉伸測試:測定高聚物材料的基本物性,對材料施加應(yīng)力后,測出變形量,求出應(yīng)力,應(yīng)力應(yīng)變曲線是最普通的方法。將樣條的兩端用器具固定好,施加軸方向的拉伸荷重,直到遭破壞時(shí)的應(yīng)力與扭曲。

            彈性模量:E=( F/S)/(dL/L)(材料在彈性變形階段,其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系)彈性模量”是描述物質(zhì)彈性的一個(gè)物理量,是一個(gè)總稱,包括“楊氏模量”、“剪切模量”、“體積模量”等。

            彈性模量的意義:彈性模量是工程材料重要的性能參數(shù),從宏觀角度來說,彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度,從微觀角度來說,則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反應(yīng)。

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            不同塑料拉伸圖形變化

            強(qiáng)度:材料在載荷作用下抵抗塑性變形或被破壞的最大能力。

            屈服強(qiáng)度:材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力

            拉伸強(qiáng)度:在拉伸試驗(yàn)中,試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應(yīng)力。

            拉伸應(yīng)力:試樣在計(jì)量標(biāo)距范圍內(nèi),單位初始橫截面上承受的拉伸負(fù)荷。

            拉伸斷裂應(yīng)力:σt-εt曲線上斷裂時(shí)的應(yīng)力。

            拉伸屈服應(yīng)力:σt-εt曲線上屈服點(diǎn)處的應(yīng)力。

            斷裂伸長率:試樣斷裂時(shí),標(biāo)線間距離的增加量與初始標(biāo)距之比。

            屈服點(diǎn):σt-εt曲線上σt不隨εt增加的初始點(diǎn)。

             

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            應(yīng)力—應(yīng)變過程

            注:

            E越大,說明材料越硬,相反則越軟;

            σb或σy越大,說材料越強(qiáng),相反則越弱;

            εb或S越大,說明材料越韌,相反則越脆。

            影響拉伸性能的因素

            (1)成型條件:由試樣自身的微觀缺陷和微觀不同性引起

            (2) 溫度和濕度

            (3)拉伸速度:塑料屬于粘彈性材料,其應(yīng)力松弛過程與變形速率緊密相關(guān),需要一個(gè)時(shí)間過程

            (4)預(yù)處理:材料在加工過程中,由于加熱和冷卻的時(shí)間和速度不同,易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中,經(jīng)過在一定溫度下的熱處理或稱退火處理,可以消除內(nèi)應(yīng)力,提高強(qiáng)度

            (5)材料性質(zhì):結(jié)晶度、取向、分子量及其分布、交聯(lián)度

            ( 6)老化:老化后強(qiáng)度明顯下降

            彎曲性能測試:將樣條放在一定長度的兩個(gè)支點(diǎn)上,以一定的速度在中間部位施加荷重時(shí)變彎,直到引起折斷或達(dá)到一定彎曲量時(shí)的應(yīng)力于扭曲的計(jì)算方法即為彎曲試驗(yàn).

            彎曲強(qiáng)度(Flexural Strength):以一定速度在樣條中心施加作用力,樣條破壞或達(dá)到5%變形量時(shí)的強(qiáng)度。彎曲強(qiáng)度是測定樣條發(fā)生彎曲產(chǎn)生變形時(shí)的抗衡性試驗(yàn)

            彎曲模量(Flexural Modulus):指從樣條中心的上部施加的作用力的大小與樣條所產(chǎn)生的形變之比。彎曲模量越大,剛性越強(qiáng),彎曲模量越小,塑料越柔軟。


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            彎曲測試


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            樣條彎曲形變

             

            五、沖擊的測試意義?原理

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            沖擊測試儀器

            定義:擺錘打擊簡支梁試樣的中部,使試樣受到?jīng)_擊而斷裂,試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即為沖擊強(qiáng)度。

            意義:沖擊韌性是描述高分子材料在高速碰擊下所呈現(xiàn)的堅(jiān)韌程度,或抗斷裂能力。一般來說,沖擊韌性包括兩個(gè)方面:受沖擊后的變形能力以及扛斷裂能力,前者一般用斷裂伸長率表示,而后者一般用沖擊強(qiáng)度來表示。

            沖擊強(qiáng)度計(jì)算公式: E=A/bd

            A:表示沖動(dòng)時(shí)所消耗的功 ;b/d分別表示受沖擊部位的寬和厚;E即為沖擊強(qiáng)度

            沖斷試樣所消耗的功一般分為以下幾個(gè)方面:

            a)使試樣產(chǎn)生破裂的裂紋

            b)使其中某些裂紋發(fā)展貫穿整個(gè)試樣而斷開

            c)使裂紋附近的聚合物發(fā)生形變

            d)使斷開的試樣片段飛出去

            e)少量的克服空氣阻力以及機(jī)械零件之間的摩擦力

            注:一般來說,在被破壞前所吸收的沖擊能越大,斷裂伸長也越大,材料的沖擊韌性越好。

            六、熱變形溫度

            熱變形溫度(Heat deflection temperature):對高分子材料或聚合物施加一定的負(fù)荷,以一定的速度升溫,當(dāng)達(dá)到規(guī)定形變時(shí)所對應(yīng)的溫度。

            測試原理:塑料試樣放再跨距為100mm的支座上,將其放在一種合適的液體傳熱介質(zhì)中,并在兩支座的中點(diǎn)處,對其施加特定的靜彎曲負(fù)荷,在等速升溫的條件下,試樣彎曲變形達(dá)到規(guī)定值時(shí)。

            測試目的:處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)的高聚物,隨著溫度的提高,原子和分子運(yùn)動(dòng)能量提高,在外力作用下因其定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致變形的能力增加,即材料抵抗外力的能力——模量隨溫度升高而下降,隨著溫度的提高,固定負(fù)荷下塑料產(chǎn)生的變形增加。

            影響因素

            1)測試儀器(讀數(shù)誤差 ,試樣放置位置)

            2)試樣制備的方法以及尺寸

            3)傳熱介質(zhì)

            七、維卡軟化溫度

            測試原理:將塑料樣條放于液體傳熱介質(zhì)中,在一定的負(fù)荷和一定的等速升溫條件下,試樣被1平方毫米的壓針頭壓入1mm時(shí)的溫度。

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            維卡測試儀

            意義:維卡軟化溫度是評價(jià)材料耐熱性能,反映制品在受熱條件下物理力學(xué)性能的指標(biāo)之一。材料的維卡軟化溫度雖不能直接用于評價(jià)材料的實(shí)際使用溫度,但可以用來指導(dǎo)材料的質(zhì)量控制。維卡軟化溫度越高,表明材料受熱時(shí)的尺寸穩(wěn)定性越好,熱變形越小,即耐熱變形能力越好,剛性越大,模量越高。

            八、熱老化測試

            測試原理:將塑料制樣至于給定條件(溫度、風(fēng)速、換氣率等)的熱老化試驗(yàn)箱中,使其經(jīng)受熱和氧的加速老化作用

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            老化爐

            目的:檢測暴露前后性能的變化,評定塑料耐熱老化性能。

            九、粘度測試


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            粘度測試儀

            塑料粘度:是指塑料熔融流動(dòng)時(shí)大分子之間相互摩擦系數(shù)的大小。它是塑料熔融流動(dòng)性高低的反映,即粘度越大,熔體粘性越強(qiáng),流動(dòng)性越差,加工越困難,同時(shí)也是聚合物分子量大小的一個(gè)測評方法。塑料粘度的大小與塑料熔融指數(shù)大小成反比。塑料粘度隨塑料本身特性,外界溫度,壓力等條件變化而變化。

             

            十、燃燒測試

            燃燒性能:是指材料燃燒遇火時(shí)所發(fā)生的一切物理和化學(xué)變化,這項(xiàng)性能有材料表面的著火性和火焰?zhèn)鞑バ?、發(fā)熱、發(fā)煙、碳化、失重,以及毒性生成物的產(chǎn)生等來衡量。

            測試方法:主要有氧指數(shù)燃燒性能測試、水平燃燒性能測試、垂直燃燒性能測試、灼熱絲可燃指數(shù)測試。材料的阻燃性能直接影響材料的使用。

            測試原理:將長方形條形樣條的一端固定在水平或垂直夾具上,其另一端暴露于規(guī)定的試驗(yàn)火焰中,通過測量線性燃燒速率,評價(jià)試樣的水平燃燒行為;通過測量其余焰火和余焰時(shí)間,燃燒范圍以及顆粒低落的情況評價(jià)塑料的燃燒性能。

            測試的意義:在規(guī)定的條件下,不同的材料燃燒性能,對材料使用范圍以及制造工藝以及燃燒的變化特性都具有重要意義