塑料通用材料基础知识培训

1、l一、一、常用塑料的字母代号常用塑料的字母代号lPP-聚丙稀PET-聚对苯二甲酸乙二酯lPTFE-聚四氟乙烯PPO-聚苯醚（PPE）lPE-聚乙烯LDPE-低密度聚乙烯lPS-聚苯乙烯AS-丙稀腈-苯乙烯lPPS-聚苯硫醚EVA-乙烯-醋酸乙烯酯共聚物lPOM-聚甲醛lABS-丙稀腈-丁二稀-苯乙烯lPA6-聚酰氨（尼龙6）lTPU-聚氨酯lHDPE-高密度聚乙烯PA66-聚酰氨（尼龙66）lPBT-聚对苯二甲酸丁二酯lPVC-聚氯乙烯PC-聚碳酸酯lll二、二、塑料的性能塑料的性能l1.密度密度l定义：塑料在规定温度下，单位体积物质的质量，温度t时的密度用t表示，单位用kg/m3、g/cm3

2、或g/ml表示。一般是测定23，25或20。l一般采用浸渍法测定密度：l试样在规定温度的浸液中，所受浮力的大小，根据牛顿定律，等于试样排开浸渍液的体积与浸渍液密度的乘积。而浮力的大小可以通过测量试样的质量与试样在浸渍液中的表观质量求得.l用数学式表示：m1-m2=V10即：lV1=（m1-m2）/0l式中V1-试样的体积，cm3；lm1-试样的质量，g；lm2-试样在浸渍液中的表观质量，g；l0-浸渍液的密度，g/cm3。l试样的体积和质量均可以测得，可以求得试样密度，用数学式表示：l=m1/V1=m10/（m1-m2）l2.拉伸性能拉伸性能l拉伸强度拉伸强度l定义：在拉伸试验中，试样直到断裂

3、为止，所承受的最大拉伸应力，单位为Mpa。其中在屈服点出的应力值为屈服强度，单位为Mpa。l试样采用GB中规定的型即双铲形，图形如下：l试验速度为50mm/min，拉伸强度按下式计算：lt=P/bdl式中t-拉伸强度，Mpa；lP-最大负荷，N；lb-试样的宽度，mm；ld-试样的厚度，mm。l断裂伸长率断裂伸长率l定义：在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比，以%表示。l试样同上，断裂伸长率按下式计算：lt=（L-L0）/L0100l式中t-断裂伸长率，%；lL0-试样原始标距，mm；lL-试样断裂时标线间的距离，mm。l3.弯曲性能弯曲性能l弯曲强度弯曲强度l定义：在达

4、到规定挠度值时或之前，负荷达到最大值的弯曲应力，单位为Mpa。l试验装置按下图进行：l弯曲强度按下式计算：l弯曲模量弯曲模量l弯曲模量按下式计算：lll4.冲击强度冲击强度l冲击性能试验是在冲击负荷作用下测定材料的冲击强度。冲击强度用于评价材料抵抗冲击的能力或判断材料的脆性或韧性程度，因此冲击强度也称为冲击韧性。l冲击试验的方法很多，例如依据试验温度可分为常温冲击、低温冲击和高温冲击三种；依据试样的受力状态，可分为弯曲冲击（包括简支梁冲击和悬臂梁冲击）等等。l1）简支梁冲击简支梁冲击l简支梁式摆锤冲击弯曲试验方法规定用简支梁冲击试验机，对硬质塑料试样施加一次冲击弯曲负荷使之破坏，并用试样破坏时

5、单位面积所吸收的能量表征该材料的冲击韧性。l无缺口试样简支梁冲击强度-无缺口试样在冲击负荷作用下试样破坏时吸收的冲击能量与试样原始横截面积之比，并以KJ/m2表示。l缺口试样简支梁冲击强度-缺口试样在冲击负荷作用下试样破坏时吸收的冲击能量与试样缺口处原始横截面积之比，并以KJ/m2表示。冲击刀刃应对准缺口背面的中心位置。l也有标准采用试样在冲击负荷作用下试样破坏时吸收的冲击能量与试样原始横截面厚度之比，并以J/m表示。ll完全破坏-指经过一次冲击使试样分成两段或几段。l部分破坏-指一种不完全性破坏，即无缺口试样或缺口试样的横断面至少断开90%的破坏。l无破坏-指一种不完全性破坏，即无缺口试样或

6、缺口试样的横断面断开部分小于90%的破坏。l方法原理如下图所示：l简支梁冲击强度结果表示：ll缺口试样简支梁冲击强度-缺口试样在冲击负荷作用下试样破坏时吸收的冲击能量与试样缺口处原始横截面积之比，并以KJ/m2表示。冲击刀刃应对准缺口背面的中心位置。l也有标准采用试样在冲击负荷作用下试样破坏时吸收的冲击能量与试样原始横截面厚度之比，并以J/m表示。l完全破坏-指经过一次冲击使试样分成两段或几段。l部分破坏-指一种不完全性破坏，即无缺口试样或缺口试样的横断面至少断开90%的破坏。l无破坏-指一种不完全性破坏，即无缺口试样或缺口试样的横断面断开部分小于90%的破坏。l2）悬臂梁冲击悬臂梁冲击l悬臂

7、梁冲击试验是对材料的脆性（或韧性）进行测量的另一种试验方法，对使用简支梁冲击试验中冲不断的材料，使用悬臂梁冲击试验就显得特别重要。l无缺口试样简支梁冲击强度-无缺口试样在悬臂梁冲击破坏过程中吸收的能量与试样原始横截面积之比，并以KJ/m2表示。l缺口试样简支梁冲击强度-缺口试样在悬臂梁冲击破坏过程中吸收的能量与试样缺口处原始横截面积之比，并以KJ/m2表示。试验时摆锤的冲击方向为试样有缺口的一面。l也有标准采用试样在冲击负荷作用下试样破坏时吸收的冲击能量与试样原始横截面厚度之比，并以J/m表示。l完全破坏-指经过一次冲击使试样分成两段或几段。l铰链破坏-指断裂的试样由没有刚性的很薄表皮连在一起

8、的不完全破坏。l部分破坏-指除铰链破坏以外的不完全破坏。l无破坏-指试样未被破坏，只是产生弯曲变形并有应力发白现象。l方法原理如下图所示：l悬臂梁冲击强度结果表示：l5.硬度硬度l硬度是指材料抵抗其他较硬物体压入其表面的能力。硬度值的大小是表示材料软硬程度的有条件性的定量反映，它本身不是一个单纯的确定的物理量，而是由材料的弹性、塑性、韧性等一系列力学性能组成的综合性指标。硬度值的大小不仅取决于该材料的本身，也取决于测量条件和测量方法。l硬度试验的主要目的是测量该材料的适用性，并通过对硬度的测量间接了解该材料的其他力学性能，例如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等。l洛氏硬度l是指用规定的压头对试样先

9、施加初试验力，接着再施加主试验力，然后卸除主试验力，只保留初试验力，用前后两次初试验力作用下压头压入试样的深度差h（即h3-h1）经计算得出的值表示。l如下原理图：l测定硬度的方法很多，常见的有以下几种：l邵氏硬度l又称为肖氏硬度，是表示塑料和橡胶材料硬度等级的一种方法。邵氏硬度计可分为A型、C型和D型三种，其硬度读数分别用HA、HC和HD表示。ll球压痕硬度l以规定直径的钢球在试验负荷作用下垂直压入试样表面，经过规定时间后，以单位压痕面积所承受的压力表示该试样的硬度，用N/mm2表示。l洛氏硬度l是指用规定的压头对试样先施加初试验力，接着再施加主试验力，然后卸除主试验力，只保留初试验力，用前

10、后两次初试验力作用下压头压入试样的深度差h（即h3-h1）经计算得出的值表示。l如下原理图：6.熔点熔点l常用的方法有偏光显微镜法、热分析法等。l偏光显微镜法：偏光显微镜法：l在高聚物中，如PA、PE、PP、POM等材料，是部分结晶聚合物，没有一个明显的熔点，而是一个熔融范围，利用偏光显微镜法测其熔点比较合适和准确。l方法原理：当光射入晶体物质时，由于晶体对光的各向异性作用而出现双折射现象，当物质熔化，晶体消失时，双折射现象也随之消失。基于这种原理，把试样放在偏光显微镜的起偏镜和检偏镜之间进行恒速加热升温，则从目镜中观察到试样熔化晶体消失时而发生的双折射消失的现象。把试样双折射消失时的温度就定

11、义为该试样的熔点。l热分析法：热分析法：l方法原理：用热分析法测量熔点，有差热分析法（DTA）及示差扫描量热法（DSC）两种方法。其原理是在一台适用的DTA或DSC仪器上，以规定的升温速率对试样及一个对应的参照材料同时进行加热，由于试样的熔化过程是一种吸热现象，而参照材料是选用在样品的熔化温度范围内对热不敏感的物质，因此在样品熔化时，试样的温度低于参照材料的温度（DTA法）或输入到试样的能量大于输入到参照材料的能量（DSC法），其温度的差值（DTA）或能量的差值（DSC）被仪器在加热过程中连续记录的曲线反映出来，在曲线上出现了明显的峰（典型的DTA或DSC曲线如下图所示）。从被仪器记录下来的曲

12、线中即可得到试样开始熔融的温度T0及熔融峰的温度Tp。T0及Tp这两个温度值就表示为试样开始熔融的温度及最终的熔融温度。l7、模塑收缩率、模塑收缩率l定义：也称模塑料线性收缩率(MS)，是指模塑试样与模具型腔所测得的两者尺寸的变化率，以%表示。lMS=(L0-L1)/L0100l式中：MS-模塑料线性收缩率，%；lL0-模具型腔尺寸，mm；lL1-试样实际尺寸，mm。l8.热变形温度热变形温度l负荷热变形温度是衡量塑料耐热性的主要指标之一，但它不是最高使用温度。l方法原理：把一个具有一定尺寸要求的矩形试样，放在跨距为100mm的支座上，并在两支座的中点处，施加规定的负荷，形成三点式简支梁式静弯

13、曲，负荷力的大小，必须使试样形成1.81N/mm2或0.45N/mm2的表面弯曲应力，把受荷后的试样浸在导热的液体介质（如硅油等）中，以120/h的升温速率升温，当试样中点的变形量达到与试样高度相对应的规定值时，读取其温度，这就是负荷热变形温度。l9.维卡软化点维卡软化点l维卡软化点也是塑料耐热性指标之一。l定义：在规定条件下刺入试样1mm时的温度，。l测试仪器和热变形温度测定仪共用设备，把试样放在试样架上，把压头小心压好，把支架浸入浴槽，使试样位于液面35mm以下，加上已选的砝码。开动搅拌器，5分钟后调节变形测量装置的零点，然后按选定的等速升温档开始升温，直到变形测量装置指示压针压入量达到1

14、mm时，快速记下当时的温度，该温度即为所测的维卡软化温度值。l10.熔融指数（熔融指数（MI）l又称熔体流动速率（MFR）或熔体流动指数（MFI）。它表征热塑性聚合物熔体流动的性能。l是指热塑性塑料在一定的温度和压力下，熔体每10min通过规定的标准口模的质量，单位为g/10min。ll各种塑料的试验条件根据标准规定执行，如PP料，GB和ISO标准均采用230，2.16kg力的砝码，而DIN标准一般采用230，5kg力的砝码，测试温度不同材料也不一样。一般地：PP是230，PE、POM是190，可参照相应标准的规定执行。l11.阻燃性阻燃性l高聚物的燃烧是可燃剂与氧化剂之间的一种快速氧化反应，

15、是一个复杂的物理化学过程，且伴随放热及发光等特征，并生成气态和凝聚态产物。现在已有许多技术可赋予高分子材料以租燃性，它包括接枝和交联改性技术、抑制降解及氧化技术、催化阻燃技术、气相阻燃技术等等，目前在工业上普遍采用的是在被阻燃材料混配时加入添加型阻燃剂或在合成高聚物时加入反应型阻燃剂。l阻燃性能可分级，如美国UL-94标准规定的等级V-0，V-1，V-2等，DIN标准规定了汽车内饰材料的燃烧速度为小于100mm/min。ll12.电性能电性能l体积电阻率体积电阻率l定义：平行于材料中电流方向的电位梯度与电流密度之比，单位是cm。l表面电阻率表面电阻率l定义：平行于材料表面上电流方向的电位梯度与

16、表面单位宽度上的电流之比，单位是。l介电强度介电强度l定义：试样击穿时，单位厚度承受的击穿电压值，单位为KV/mm或MV/m。有时也称此量为电气强度或击穿强度。lll方法原理：使电压以连续升压的方式或逐级升压的方式升高，记取试样被击穿时的电压值。其测试原理线路图如图所示，T1为自耦变压器，T2是升压变压器。T2变压比不同，其输出最高电压不同。当T1升压时，T2高压输出也升高，直至试样被击穿。l计算介电强度：l自动升压装置线路图ll介电常数和介质损耗角正切介电常数和介质损耗角正切l定义：（相对）介电常数：以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值。l介质损耗：置于交流电场中的介

17、质，以内部发热（温度升高）形式表现出来的能量损耗。l介质损耗角：对电介质施加交流电压，介质内部流过的电流相量与电压相量之间的夹角的余角。l介质损耗角正切：对电介质施以正弦波电压，外施电压与相同频率的电流之间相角的余角的正切值tg。l其物理意义是：l13.耐光性耐光性l光源的选择：氙灯、碳弧灯、荧光紫外灯，我们一般选择氙灯作为光源。l温度：50，相对湿度50%70%。时间的选择根据材料有不同要求，一般对汽车零件有此项要求。l14.耐侯性耐侯性l在氙灯光照条件下，加以水喷射，水采用蒸馏水或去离子水。l15.灼烧残余（灰分）灼烧残余（灰分）l合成树脂和塑料中的灰分，是指塑料树脂灰化后的固体残余物，主

18、要是树脂生产、包装和运输等带来的无机杂质或塑料中的无机添加物。灰分含量的多少，表征树脂的纯度，关系到树脂的应用和加工。l定义：试样经灼烧后所剩余的无机残渣，用质量百分数表示。l方法原理：将足够量的样品燃烧并在高温下灼烧至恒重，由灼烧前后样品质量计算灰分含量。l16.聚丙稀的耐老化性能聚丙稀的耐老化性能l方法原理：用强制通风烘箱使试样加速热老化，用目视观察试样出现局部银纹、破碎或变色所需时间评定材料的热稳定性。l温度为150，直至试样出现局部银纹、破碎或变色时记录时间，以小时为单位。l17.抗老化性能抗老化性能l塑料在经过一定的温度和时间后其各项性能的变化情况，可以评价其抗老化性能。一般检测比较

19、的项目有拉伸强度、伸长率、抗冲击性能等。l18.耐环境应力开裂耐环境应力开裂l定义：应力开裂-是指材料受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内应力、外应力以及两种应力的组合）的长期作用下发生开裂而破坏的现象。l耐环境应力开裂-是指材料暴露于化学介质中，受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内应力、外应力以及两种应力的组合）的较长期作用下发生开裂而破坏的现象。ll耐热应力开裂-是指材料在一定温度下，受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内应力、外应力以及两种应力的组合）的长期作用下发生开裂而破坏的现象。l塑料环境应力开裂的测量方法，根据试样暴露于介

20、质中所受到低于其短期强度的应力或应变的方式可分为弯曲试条法、球或针压痕法、恒定拉伸应力法。单位：h（小时）。l19.低温冲击脆化温度低温冲击脆化温度l塑料的刚性随所处的环境温度的变化而变化，在标准环境的温度下表现为软性或非刚性的塑料，当环境温度向低温方向变化而达到某一低温区域时，就表现出呈刚性，继而变成脆性。脆化温度的测定，就是塑料试样在规定的受力及变形的条件下，测出其试样显示脆性破坏时的温度。l方法原理：把试样以悬臂的方式安装于规定的夹具中，并置于低温介质中恒温，当试样达到某一预定的低温后，用规定的冲头以规定的速度打击试样，使试样正好绕规定的半径弯曲90，而后观察记录下试样破坏的百分数，当试

21、样破坏概率为50%时的温度，就定义为脆化温度，并用t50表示。l实际测定时根据经验或有关资料，选取合适的温度进行测试，最后用图解法或计算法求取t50。一般需要大量的试样试验，只在新产品开发时做，质量控制时，只采用通过法，根据标准规定温度点，试样破坏情况，符合要求则合格，否则不合格。l三、塑料配方中常用的添加剂三、塑料配方中常用的添加剂l1.增塑剂增塑剂l定义：凡能增加聚合物的塑性，使之易于加工的物质称为增塑剂。l增塑剂通常为高沸点、难挥发的液体或低熔点的固体，主要是低相对分子质量的酯类。加入增塑剂的目的是为改性，如少量增塑剂的加入可以显著提高聚合物的塑性和流动性能，降低流动温度，有利于塑料的成

22、型加工，同时被增塑的聚合物的柔韧性、冲击强度、极限伸长率、低温性能等韧性指标都有所提高，而拉伸强度、玻璃化温度、软化温度、介电性能、弹性模量等刚性、耐热性会下降。l常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）等。ll2.抗氧剂抗氧剂l定义：能够延缓或抑制聚合物氧化降解的物质称为抗氧剂。在聚合物中添加量很少，在橡胶工业中将这类物质称为防老剂。l理想的抗氧剂应具备如下功能：l抗氧效能高；l无毒，不刺激皮肤；l耐热性好，在加工温度下稳定；l挥发性和迁移性小，耐抽出性高，防护性能持久；l与树脂相容性好，不喷霜；l污染性和着色性小；l与其他助剂无化学反应；l不影响塑料和橡胶的加工

23、性能和其他性能；l价格低廉。ll3.光稳定剂光稳定剂l定义：添加于塑料等高聚物中，能够抑制或削弱光降解作用，提高材料耐光性的物质称为光稳定剂。由于现在所使用的大多数光稳定剂都是能够吸收紫外光的物质，故习惯上常将它们称为紫外线吸收剂。ll4.热稳定剂热稳定剂l定义：聚氯乙烯热稳定性很差，当在160200温度下加工时，它会发生热降解放出HCL，使制品变色、性能变劣，为防止其降解，改善PVC稳定性而添加的一类助剂称为热稳定剂。l热稳定剂主要有铝盐类、金属皂类、有机锡类、复合稳定剂四大类。ll5.润滑剂润滑剂l塑料在成型加工过程中，存在着多种形式的摩擦现象。过度的摩擦使流动困难，易产生大量的摩擦热，还能引起物料的分解，反映到制品上则表现为质量下降。所以需要使用润滑剂。尤其对PVC的成型加工。l常用的润滑剂有烃类、脂肪酸类、高级醇类、金属皂类等。ll6.偶联剂偶联剂l偶联剂即与聚合物树脂有较好的相容性，又可与填料形成化学键，可以改善填料与聚合物的界面相容性。l7.填充剂填充剂l塑料中添加无机或有机填充剂，以改变其力学、工艺、使用性能或降低成本的改性方法叫作填充改性。所添加的物质称为填充剂。l最常用的填充剂有：碳酸钙、滑石粉、云母、硅灰石、玻璃微珠、粉煤灰等。l8.相容