塑料物性测试一

1、塑料物性测试塑料物性测试（一）（一）一、塑料测试的特点一、塑料测试的特点1、塑料的物理性能、塑料的物理性能(1) 一些基本的物理量：密度、熔点、导热性、透过性；(2) 力学性能：拉伸、弯曲、冲击；(3) 电学性能：电气强度、电阻率、介电常数；(4) 燃烧性能： 氧指数、点着温度、烟密度；(5) 热性能：负荷变形温度、维卡软化温度、马丁耐热；(6) 表面性能：硬度、摩擦、磨耗、光洁度；(7) 光学性能：透光率、雾度、色度；(8) 其它特有的加工性能、老化性能等等。2、塑料物性测试的特点、塑料物性测试的特点 (1) 应变率高、塑性区大 塑料在常温下一般具有较高的弹性应变率，有不少性能检验必须注意到

2、它的存在。 (2) 温度效应明显 由于塑料的链段结构和活动对温度的依赖性极明显，往往在温度改变十几度或几十度时，其性能会出现巨大的变化。 (3) 时间效应明显 由于塑料的粘弹性行为，所以其受力后的蠕变现象和应力松弛现象都较严重，这是由于分子链在外力作用下渐渐发生了构象和位移的变化造成的。 另外，在日光、汽雾作用下，处在不受力状态中的塑料均会发生不同程度的老化现象，致使很多性能发生变化。 (4) 形变速度影响明显 在静拉伸下表现出具有很好弹性的材料，在高速拉伸时会明显表现出脆性。即拉伸强度增大，断裂伸长率减少，且断裂面也明显的从柔性呈现为脆性破坏。这也是由于高分子材料内分子链的结构和外力作用下滑

3、动机理决定的。这种形变速度的影响远远大于金属材料。 (5)测定数据易显分散 ,由于塑料材料内部的分子量分布十分分散，链段结构各异，因此，对于制备试样的条件；规定试样的尺寸的大小；一组试样的数量和结果数据的取舍等都必须有明确规定，否则无法相比。即使这样，一组力学冲击性能的试样，其单个值之间的差异也可以达到100%。出现这种情况除了人为的偶然误差之外，却确实是它们内部差异的反映。3、塑料物性测试的原则、塑料物性测试的原则 塑料性能检验中规定的各种条件是必需的，应尽可能的科学和合理。只有严格遵守，才能获得比较可靠和能够进行比较的数据。4、塑料物性测试的主要因素、塑料物性测试的主要因素 内部因素：塑料

4、本身的分子量大小及分布、结构和取向程度、内部缺陷等。 外部因素：试样制备过程、试验环境、加载的速率等 规定测试条件的目的：以便尽可能的使测试结果一致和重复。二、塑料试样状态调节和二、塑料试样状态调节和试验的标准环境试验的标准环境 塑料测试结果与外界条件对它的影响有较大关系。其中主要的是环境温度和湿度以及试样放置时间等。这些因素能引起塑料分子量、分子构型、物理态(分子链的运动)的变化，又能影响到应力的消存等。其影响程度取决于所测的性能和试样材料。一般是热塑性材料比热固性材料要敏感。热塑性材料中，耐热性低要比耐热性高的更敏感。 环境温度对测试结果是有明显的影响。 在相对湿度较大的环境中，某些材料将

5、吸收水分，而水分子在内部会起到偶联剂和填充剂的作用，从而影响了该材料的刚性和韧性 刚制备好的试样会把制样过程中残余应力遗留在内，为了使其达到平衡状态，也要求有一定的放置时间。有的材料甚至还要进行退火处理。否则，亦将对测试结果带来不可忽视的影响。 因此，为了得到重复性好的测试结果，就必须在测试前对试样进行温度和湿度的状态调节。并且，在相同的温度和湿度条件下进行试验。 国家标准GB/T2918-1998规定了塑料试样状态调节和试验的标准环境。 1级（加严）温度231、相对湿度50%5%；温度271、相对湿度65%5%。 2级（一般）温度232、相对湿度50%10%；温度272、相对湿度65%10%

6、。标准环境的等级标准环境的等级三、试样制备三、试样制备 试样制备有两个途径：一是从板、片以及制品上直接裁取，再经机械加工成标准尺寸的试样。这时，测试结果和样品裁取的部位和机械加工的质量有很大关系。裁取部位一般要选择远离边缘、转角等部位，以避免边缘影响；机械加工时，刀具的刃口，切削的线速度等都应有严格规定，以避免加工缺陷和过热现象； 二是由液状、粉状或粒状的试料经模塑成型为标准尺寸的试样，这时，测试结果和模具结构、成型温度、成型压力、冷却速度及模具内试料的分布等有很大关系。1、试样制备的途径、试样制备的途径 塑料在高温、高压下成型应考虑冷却问题。由于冷却速度过快，就会使试样内部存在不同程度的内应

7、力，从而影响性能。因此有些塑料在成型后要进行热处理来消除内应力。 如果用于成型的试料内含有水分，溶剂及其他易挥发物质时，当它在料筒或模具内受热时就会产生一些气态物质。当它们无法逃逸时，就会在试样内部形成气泡；如果模具设计不当，如浇口、流道太小等，也会产生各种缺陷。 所谓标准试样，目的是为了使不同材料的测试结果有一个可比性。或者使同一种材料的测试结果不因尺寸不同，即对试样的尺寸作了严格的规定。试样尺寸对力学性能的影响尤为显著。为要得到可比或重复性好的结果，保证试样形状和尺寸的一致性是必须考虑的。2、试样尺寸、试样尺寸注塑试样制备注塑试样制备 (1) 主机单元 (a) 注射系统：一定直径（35mm

8、）金属螺杆，氮化料筒，柱塞式油泵，陶瓷电加热圈，自锁喷嘴，计量位置控制及注塑超声波电子尺，进料中闭环冷却水控制器等。此系统对塑料进行加热并塑化，然后，注射入模腔。 (b) 锁模系统：具有一定的锁模力，快速移模油缸，动、定模板，液压顶出机构，液压顶出及闭模位移定位电子尺。此系统具有开闭模及施加锁模力，并将产品顶出模腔的功能。 (c) 液压系统：变量泵，伺服阀，电动机，液压组件。此系统提供闭环控制，高速反应的液压输出。1、注塑机 (2)控制单元 仪表盘或电脑、显示屏，按钮等组成。用于工艺参数设定，软件驱动各系统，故障分析检测，生产工艺统计等。 注塑机的控制系统应该能够使操作条件保持在下列允许偏差内

9、： 注射时间 ：0.1s 保压压力 ：5% 保压时间 ：5% 熔体温度 ：3 模塑件质量：2% 模具由模架、模腔组成，通常使用的模具有三个基本类型。模腔有单型腔模具、多型腔模具和家族式模具等型式。 标准模具（多型腔模具），为了获得可比较的数据并根据试验方法的要求，推荐使用标准模具制备试样。在有争议的情况下，应使用标准模具。2、注塑模具、注塑模具(1) 聚乙烯注塑试验条件 熔体温度：20010； 注射速度：10020mm/min； 模具温度：403。3、操作、操作(2) 聚丙烯注塑试验条件：注射速度：20020mm/min；MFRgMFRg/10min/10min熔体温度熔体温度注射速率注射速率

10、mm/s保压时保压时间间s总循环时总循环时间间sMFR1.52555200 2040601.5MFR72305200 204060MFR72005200 204060开机 (1) 打开注塑机主电源。打开模温机开关。打开冷却水及模温机进水阀。 (2) 在料斗中加入适量的样品。 (3) 待注塑机控制屏菜单出现后，根据材料的熔体流动速率的大小，设定材料的各加热段温度。按料筒加热键加热料筒。待加热温度达到设定值后，稳定至少20分钟。启动马达键。4、注塑过程、注塑过程调模 (1) 调出预设的参数或在菜单中设定参数。 (2) 每换一次模具或调用参数菜单均需进行调模。调模方法如下： 将开关拔至调模键位置，设

11、定调模压力为3.5MPa，同时按注射键及调模键，放开后按enter键间隔2秒再按一次，直到合模数字为 0.0mm 为止，否则重新调模。 设定合模速度通常按照慢快慢的原则。开模 开关转至调模位置。按Start键（一直按住），开模至开模极限。 注：设定开模速度通常按照慢快慢的原则。注塑参数设定 (1) 设定主要参数 调整预塑行程的数值。设定合适的注射压力，通常为5.08.0MPa。注射速度通常为5060mm/s。保压压力通常为5.06.0 MPa。保压时间通常为40s上下。 (2) 清洗料筒残留料 在手动位置，将预塑行程设为最大，按注射键使螺杆前进至0.9mm位置时即释放，射料台将自动回到预塑行程

12、处，次数视情况而定，目的是将前次试样清洗干净。此时应将喷嘴前清洗料清理掉。 (3) 检查顶杆位置 检查顶杆是否在零点，如不在，将开关转至调模位置调节顶针零点即可。注塑 将操作开关转至半自动位置，按Start键（有时需按二次）开始进入注塑状态。这时模具及射料台自动闭合。舍去前面数个试样，直至达到平衡。试样符合要求后，连续注塑若干样条，每批试样至少5个样条。关机 注塑完成，在将操作开关转至调模位置，闭合模具。 在手动设定键位置，将射料台后退到底。 在手动键位置，按注射键使螺杆前进至0.7mm位置时即释放，立即按预塑键，则螺杆将停留在前端位置。 关加热键及马达键 。关掉冷却及模温机进水阀。关闭总电源

13、。 试样制备前，料筒升温要以前次物料设定温度，待清洗料筒后，再降至本次试样所需的温度，注塑前一定要检查各段温度是否到达。 切勿使金属或其它硬质物件进入料筒。 开机同时应开冷却水，以防料斗温度过高，每次制样完毕后要把物料注射完毕。 仪器使用人经常观察油箱油面高度。油泵是否有刺耳的噪声。及时添加机械用油。 在设备工作情况下，不可在两模板间随意放置物体，防止损坏模具。 仪器使用人遇有紧急情况，立即按紧急按钮。5、注塑注意事项、注塑注意事项压塑试样制备压塑试样制备 模压机的合模力应能提供不低于10 MPa的压力(合模力与施压方向模腔投影面积的比值)。在整个模塑期间，压力波动范围应在规定压力的10%以内

14、。 对压板的要求：能加热到不低于240；能按试验要求的冷却速率冷却。 模具表面任何部位间的温差在加热时不超过2，在冷却时不超过4。当加热和冷却系统设置在模具内时，也应满足上述要求。1、模压机、模压机 模具一般由耐模塑温度和压力的材料制作。可用抗机械冲击并经热处理，其拉伸强度达到2200 MPa的合金钢制作。为了使试样表面平整光滑，模具与模塑材料接触的表面要抛光。2、模具、模具 使用溢料式模具时，多余的材料被挤出，在冷却时，模塑压力仅施加于模框上而不施加于材料上。由于模塑件在冷却时收缩，所以其中心部分的厚度要比边缘部分稍薄；直接模塑试样时，如果材料粘模而阻碍塑件收缩时，会产生缩痕和空隙，为避免这

15、些缺陷的影响，建议从模压片料中心部分用机械或冲压加工来制取试样。 溢料式模具适用于制备厚度相似或具有可比性的低内应力的试样或片料。 不溢式模具由一个或两个阳模和一个阴模座组成，使用不溢式模具时，在热压及冷却过程中，材料受到恒定的压力(摩擦力忽略不计)。在整个冷却期间，全部的模塑压力都施加在模塑材料上。所得模塑件的厚度、应力和密度取决于模具的结构、加料量的多少及模塑和冷却条件。在热压期间，由于材料受热熔融膨胀，以及模具存在间隙而造成物料损失。损失量的多少与选定的模塑温度、施加的压力、加压时间以及模具结构有关。 使用不溢式模具时，模塑件的力学性能取决于冷却时施加于材料的压力。 1）将压板或模具的温

16、度调节到有关标准规定的模塑温度，当温度恒定后，将称量过的材料(粒料或须成型片)放入模具中。如使用粒料，应将粒料铺平在模具里面，材料的量要足够在材料熔融后充满模腔。对溢料式模具允许有约10%的损失；对不溢式模具允许有约3%的损失：然后将模具置于模压机的下压板上。3、压塑过程、压塑过程 2）闭合压板，在接触压力下对材料预热5 min，然后施加全压2 min随即冷却。在预热和热压期间，温度波动允许在5之内： 在冷却后，取出模塑件，检验外观并检查是否符合规定的尺寸要求。如发现有缩痕、收缩孔或变色时，试样或片料应舍弃。 1.使用溢料式模具，可在模板上覆上一层软质箔，如铝箔或聚酯膜。不允许使用脱模剂。 2

17、.对厚度为2 mm的试片，标准的预热时间是5 min：对较厚的模塑件预热时间应相应调整。 3.接触压力是指压机刚好闭合时不致使材料流动的最高压力：全压是指足够使材料成型并把多余的材料挤出的压力。4、压塑注意事项、压塑注意事项薄膜吹塑试样的制备薄膜吹塑试样的制备 薄膜吹塑是牵引或冷却期间，借助环型口模使挤出的热塑性塑料管保持连续吹胀而制备薄膜的方法。 吹塑薄膜的方法按挤出机和膜管牵引方向不同，一般可分为平挤平吹法，平挤上吹法和平挤下吹法三种。下吹法一般与水冷方式相结合，使膜管骤冷，减少结晶度，提高薄膜的透光率。而其中应用最广泛的是平挤上吹法。 薄膜吹塑机一般由挤出机、模头(机头或口模)、冷却风环、人字板、牵引夹辊、收卷装置和控制单元组成。 挤出机主要由料筒、螺杆、料斗、齿轮箱和电机组成。 螺杆一般可分为加料段、压缩段和计量段(均化段)三段。 薄膜吹塑机的机头的作用是将物料形成膜管，机头主要有芯棒式机头、十字形机头、螺旋线式机头和旋转式机头四种。 风环是对膜泡冷却定型的主要部件。1、薄膜吹塑设备、薄膜吹塑设备 薄膜吹塑工艺一般包括成型温度、吹胀比、拉伸比(挤出速度