高分子材料性能测试

1、高分子材料检测高分子材料检测高分子材料检测高分子材料检测塑料检测项塑料检测项 1拉伸性能：包括拉伸强度，最大力，拉伸性能：包括拉伸强度，最大力，断裂伸长率等标准常见检测项目断裂伸长率等标准常见检测项目2冲击强度冲击强度3熔体流动速率熔体流动速率4维卡软化温度维卡软化温度5. 灰分灰分6. 硬度：包括邵氏硬度：包括邵氏A和邵氏和邵氏D7. 老化试验老化试验8. 膨胀性能膨胀性能材料检测前的准备材料检测前的准备l每种材料测试前都要按照国家标准或者行业标准进行试样每种材料测试前都要按照国家标准或者行业标准进行试样制备。制备。l试样准备和试验方法：试样准备和试验方法：lGB/T 1040-2006 G

2、B/T 1040-2006 塑料，拉伸性能的测定塑料，拉伸性能的测定lGB/T 3682-2000 GB/T 3682-2000 热塑性塑料熔体质量流动速率热塑性塑料熔体质量流动速率lGB/T 1633-2000 GB/T 1633-2000 热塑性塑料维卡软化温度（热塑性塑料维卡软化温度（VST)VST)的测定的测定lGB/T 2411-2008 GB/T 2411-2008 塑料盒硬橡胶塑料盒硬橡胶 使用硬度计测定压痕硬度（邵氏）使用硬度计测定压痕硬度（邵氏）lGB/T 1842-2008 GB/T 1842-2008 塑料塑料 悬臂梁冲击强度的测定悬臂梁冲击强度的测定l其它每种塑料单独的

3、标准等等。其它每种塑料单独的标准等等。注塑机注塑机开炼机开炼机压片机压片机制样机制样机一，拉伸性能一，拉伸性能l高分子聚合物具有所有已知材料中可变性范围最宽的力学性质，高分子聚合物具有所有已知材料中可变性范围最宽的力学性质，这是由于高聚物由长链分子组成，分子运动具有明显的松弛特性这是由于高聚物由长链分子组成，分子运动具有明显的松弛特性的缘故。如高聚物材料具有相当高的伸长率，一般的缘故。如高聚物材料具有相当高的伸长率，一般PEPE的断裂伸长的断裂伸长率在率在9090950950（其中线性低密度聚乙烯（其中线性低密度聚乙烯LLDPELLDPE的伸长率较高），的伸长率较高），通过特殊的制作工艺，部分

4、材料的伸长率可在通过特殊的制作工艺，部分材料的伸长率可在10001000之上，而普之上，而普通高聚物材料的断裂伸长率也多在通高聚物材料的断裂伸长率也多在5050100100之间。通常对材料之间。通常对材料的拉伸性能要求较高的有热收缩膜以及拉伸膜等。的拉伸性能要求较高的有热收缩膜以及拉伸膜等。l拉伸试验一般是将材料试样两端分别夹在两个拉伸试验一般是将材料试样两端分别夹在两个间隔一定距离的夹具上，两夹具以一定的速度间隔一定距离的夹具上，两夹具以一定的速度分离并拉伸试样，测定试样上的应力变化，直分离并拉伸试样，测定试样上的应力变化，直到试样破坏为止。到试样破坏为止。拉伸强度拉伸强度=最大力最大力/（

5、试样宽度（试样宽度试样厚度）试样厚度）mm实验数据分析实验数据分析拉伸的实验数据可以反映材料的弹性，韧性，强度，拉伸的实验数据可以反映材料的弹性，韧性，强度，延展性等力学性能延展性等力学性能材料名称材料名称拉伸强度拉伸强度断裂力断裂力最大力最大力断裂伸长率断裂伸长率PVC3302PVC33025555699699222722272020PPPP3030650650123912392222LDPELDPE1010384384101101HDPEHDPE2222178178888888292292PAPA45451730173018501850620620透明透明ABSABS40401176117

6、6159415943333普通普通ABSABS4646728728181018106 6PSPS484810911091159215924 4PCPC5555226022601313二，冲击强度二，冲击强度 高分子材料抗冲击强度是指标准试样受高速冲击作用断高分子材料抗冲击强度是指标准试样受高速冲击作用断裂时，单位断面面积（或单位缺口长度）所消耗的能量。裂时，单位断面面积（或单位缺口长度）所消耗的能量。它描述了高分子材料在高速冲击作用下抵抗冲击破坏的能它描述了高分子材料在高速冲击作用下抵抗冲击破坏的能力和材料的抗冲击韧性，有重要工艺意义。但它不是材料力和材料的抗冲击韧性，有重要工艺意义。但它不是

7、材料基本常数，其量值与实验方法和实验条件有关。基本常数，其量值与实验方法和实验条件有关。 冲击实验时，有时在试样上预置缺口，有时不加缺口。冲击实验时，有时在试样上预置缺口，有时不加缺口。有缺口试样的抗冲强度远小于无缺口试样，原因在于有缺有缺口试样的抗冲强度远小于无缺口试样，原因在于有缺口试样已存在表观裂纹，冲击破坏吸收的能量主要用于裂口试样已存在表观裂纹，冲击破坏吸收的能量主要用于裂纹扩展。纹扩展。 另外缺口本身有应力集中效应，缺口附近的高应力使局另外缺口本身有应力集中效应，缺口附近的高应力使局部材料变形增大，变形速率加快，材料发生韧部材料变形增大，变形速率加快，材料发生韧- -脆转变，加脆转

8、变，加速破坏。缺口曲率半径越小，应力集中效应越显著，因此速破坏。缺口曲率半径越小，应力集中效应越显著，因此预置缺口必须按标准严格操作。预置缺口必须按标准严格操作。冲击试验机冲击试验机缺口制样机缺口制样机冲击弹性试验仪冲击弹性试验仪材料名称材料名称冲击强度冲击强度PPPP8 8PSPS1616ASAS2121ABSABS2222PCPC三，熔体流动速率三，熔体流动速率l熔体流动速率是表述塑料在一定温度和压力下熔体流动性的参数熔体流动速率是表述塑料在一定温度和压力下熔体流动性的参数(MFR)(MFR)，也指熔融指数（，也指熔融指数（MIMI，melt indexmelt index），是指在一定时

9、间（），是指在一定时间（1010分分钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过一直径为然后通过一直径为2.1mm2.1mm圆管所流出的克（圆管所流出的克（g g）数。其值越大，则表示）数。其值越大，则表示塑料熔融状态下流动性好，平均分子量低，制品的强度也就低，加工塑料熔融状态下流动性好，平均分子量低，制品的强度也就低，加工流动性就越好；熔体流动速率小，则表示塑料熔融状态下流动性差，流动性就越好；熔体流动速率小，则表示塑料熔融状态下流动性差，平均分子量高，制品的强度也就高。平均分子量高，制品的强度也就高。

10、l除了熔体质量流动速率（除了熔体质量流动速率（MFRMFR），还可以用熔体体积流动速率（），还可以用熔体体积流动速率（MVRMVR）来进行测定。来进行测定。熔体流动速率仪熔体流动速率仪材料名材料名称称数据数据PAPA3232PPPP6 6PSPS2 2ASAS2828ABSABS1414PCPC7 7四，维卡软化温度四，维卡软化温度l维卡软化温度（维卡软化温度（Vicat Softening TemperatureVicat Softening Temperature）是将热塑性）是将热塑性塑料放于液体传热介质中，在一定的负荷和一定的等速升温条塑料放于液体传热介质中，在一定的负荷和一定的等速升

11、温条件下，试样被件下，试样被1 1平方毫米的压针头压入平方毫米的压针头压入1 1毫米时的温度，对应的毫米时的温度，对应的国标是国标是GB1633-79GB1633-79（目前已被（目前已被GB/T 1633-2000GB/T 1633-2000所代替）所代替）; ;维卡软维卡软化温度是评价材料耐热性能，反映制品在受热条件下物理力学化温度是评价材料耐热性能，反映制品在受热条件下物理力学性能的指标之一。材料的维卡软化温度虽性能的指标之一。材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价材不能直接用于评价材料的实际使用温度，但可以用来指导材料的质量控制。维卡软料的实际使用温度，但可以用来指导材料的质量控制。维卡

12、软化温度越高，表明材料受热时的尺寸稳定性越好，热变形越小，化温度越高，表明材料受热时的尺寸稳定性越好，热变形越小，即耐热变形能力越好，刚性越大，模量越高即耐热变形能力越好，刚性越大，模量越高 。维卡软化温度测试仪维卡软化温度测试仪材料名材料名称称数据数据PAPA101101PPPP101101PSPS102102ASAS112112ABSABS104104PCPC100100五，灰分五，灰分l灰分是指一种物质中的固体无机物的含量。可以是包含有机物的灰分是指一种物质中的固体无机物的含量。可以是包含有机物的无机物也可是不含有机物的无机物，可以是锻烧后的残留物也可无机物也可是不含有机物的无机物，可以

13、是锻烧后的残留物也可以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某种物质中的固体部分而不以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某种物质中的固体部分而不是气体或液体部分。是气体或液体部分。l我们通常所说的灰分是指总灰分我们通常所说的灰分是指总灰分( (即即粗灰分粗灰分) )包含以下三类灰分：包含以下三类灰分： l1.1.水溶性灰分水溶性灰分 可溶性的可溶性的钾钾、钠钠、钙钙等的氧化物和等的氧化物和盐类盐类的量的量 l2.2.水不溶性灰分水不溶性灰分 污染的泥沙和污染的泥沙和铁铁、铝铝、镁等氧化物及、镁等氧化物及碱土金属碱土金属的的碱式磷酸盐碱式磷酸盐 l3.3.机械杂质机械杂质 包括加工过程中机械磨损带来的机械物

14、质包括加工过程中机械磨损带来的机械物质l我们采用我们采用直接煅烧法直接煅烧法，燃烧有机物并在高温下处理残余物质直至，燃烧有机物并在高温下处理残余物质直至恒重。恒重。马弗炉马弗炉l测定灰分的意义非测定灰分的意义非常重要，灰分可能常重要，灰分可能是医疗器械中热原是医疗器械中热原的重要来源的重要来源六，硬度六，硬度 表示材料抗穿透、耐磨和抗划痕等综合性能的一个尺度。根据测表示材料抗穿透、耐磨和抗划痕等综合性能的一个尺度。根据测试仪器不同分为邵氏硬度、洛氏硬度、巴氏硬度等。试仪器不同分为邵氏硬度、洛氏硬度、巴氏硬度等。l邵氏硬度邵氏硬度：测定弹性体和热塑性软塑料的穿透硬度。：测定弹性体和热塑性软塑料的

15、穿透硬度。l洛氏硬度：洛氏硬度：按照不同的标度顺序号测定硬度，这些标度号与所用按照不同的标度顺序号测定硬度，这些标度号与所用的球形压针的大小相对应。的球形压针的大小相对应。l巴氏硬度巴氏硬度: 以特定的压头在标准弹簧的压力作用下压入试样，以压以特定的压头在标准弹簧的压力作用下压入试样，以压痕的深浅来表征式样的硬度，压痕深度为零时表头读数为痕的深浅来表征式样的硬度，压痕深度为零时表头读数为100.l划痕硬度：划痕硬度：可按莫斯（可按莫斯（Mohs）标度测定，莫斯标度范围从云母的）标度测定，莫斯标度范围从云母的1到金刚石的到金刚石的10，也可用一种特定硬度的笔进行划痕测定。，也可用一种特定硬度的笔

16、进行划痕测定。 l邵氏硬度是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是邵氏硬度是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度度”，其描述方法分，其描述方法分A A、D D两种，分别代表不同的硬度范两种，分别代表不同的硬度范围，围，9090度以下的用邵氏度以下的用邵氏A A硬度计测试，并得出数据，硬度计测试，并得出数据，9090度度及以上的用邵氏及以上的用邵氏D D硬度计测试并得出数据，所以，一般来硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏根据经验进行测试前的预判，从

17、而决定用邵氏A A硬度计还硬度计还是用邵氏是用邵氏D D硬度计来进行测试。硬度计来进行测试。邵氏D 邵氏A七，老化l老化是指塑料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综老化是指塑料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象。老化合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象。老化是一种不可逆的变化，它是材料的通病。是一种不可逆的变化，它是材料的通病。 l发生老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱发生老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外点，如具有不饱和

18、双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如二氧化碳、硫化氢等）、海水、盐雾、能辐射、电、工业气体（如二氧化碳、硫化氢等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等霉菌、细菌、昆虫，等等 l常见的老化测试主要有常见的老化测试主要有光照老化、湿热老化、热风老化、高低温光照老化、湿热老化、热风老化、高低温试验、盐雾腐蚀、臭氧老化、热氧老化试验、埋地土壤腐蚀试验、试验、盐雾腐蚀、臭氧老化、热氧老化试验、埋地土壤腐蚀试验、液体介质老化试验、用户特定条件老化试验液体介质老化试验、

19、用户特定条件老化试验等。等。 l目前实验室所采用的是湿热加速老化，试验条件：RH 35%，T：60度。l保质期计算方法：需要老化的天数=需要存放天数/系数，系数=2（老化温度-室温存放的温度）/10。l如果按照存放温度为25度，那么根据试验条件可以计算出，系数=11.3137，需要老化的天数=365/11.3137=32.3天。老化试验箱老化试验箱八，热膨胀性热膨胀性热膨胀性：热膨胀是由于温度变化而引起的材料尺寸和外：热膨胀是由于温度变化而引起的材料尺寸和外形的变化。形的变化。线膨胀系数：线膨胀系数：单位温度变化时试件长度的变化率单位温度变化时试件长度的变化率 l各种材料的线膨胀系数均随温度各

20、种材料的线膨胀系数均随温度而增大，聚合物在玻璃而增大，聚合物在玻璃化转变时，膨胀系数发生很大改变。化转变时，膨胀系数发生很大改变。体膨胀系数：体膨胀系数：试样单位体积的膨胀率。各向同性材料的体试样单位体积的膨胀率。各向同性材料的体膨胀系数和线膨胀系数之间有如下关系膨胀系数和线膨胀系数之间有如下关系应用：应用：模具设计、热应力问题、尺寸稳定性问题等。模具设计、热应力问题、尺寸稳定性问题等。TLL3热机械分析仪热机械分析仪高分子材料的化学分析简介高分子材料的化学分析简介 光（磁）谱分析法光（磁）谱分析法热分析法热分析法光（磁）谱分析光（磁）谱分析原理：原理：是根据测得试样的光谱图及聚合物中典型是根

21、据测得试样的光谱图及聚合物中典型基团的吸收谱带鉴别试样中所含成分和含量。基团的吸收谱带鉴别试样中所含成分和含量。l红外光谱（红外光谱（IR）：）：可鉴别大多数单体和聚合物类可鉴别大多数单体和聚合物类型；型；l质磁共振谱（质磁共振谱（PMR）和核磁共振（）和核磁共振（NMR）：）：聚合聚合物的定性鉴别，一些结构类似、红外光谱也基本物的定性鉴别，一些结构类似、红外光谱也基本相似的高分子，用相似的高分子，用NMR可轻易辨别；可轻易辨别；l电子顺磁共振（电子顺磁共振（EPR）或电子自旋共振（）或电子自旋共振（ESR）谱：谱：对大自由基中存在的未成对电子的相对丰度对大自由基中存在的未成对电子的相对丰度是一种很有价值的工具；是一种很有价值的工具；光（磁）谱分析光（磁）谱分析lX射线衍射：射线衍射：鉴别聚合