高分子材料性能测试

高分子材料性能测试第1页/共35页塑料检测项

1．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2．冲击强度3．熔体流动速率4．维卡软化温度5.灰分6.硬度：包括邵氏A和邵氏D7.老化试验8.膨胀性能第2页/共35页材料检测前的准备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。试样准备和试验方法：GB/T1040-2006塑料，拉伸性能的测定GB/T3682-2000热塑性塑料熔体质量流动速率GB/T1633-2000热塑性塑料维卡软化温度（VST)的测定GB/T2411-2008塑料盒硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度（邵氏）GB/T1842-2008塑料悬臂梁冲击强度的测定其它每种塑料单独的标准等等。第3页/共35页注塑机第4页/共35页开炼机压片机制样机第5页/共35页一，拉伸性能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的缘故。如高聚物材料具有相当高的伸长率，一般PE的断裂伸长率在90％～950％（其中线性低密度聚乙烯LLDPE的伸长率较高），通过特殊的制作工艺，部分材料的伸长率可在1000％之上，而普通高聚物材料的断裂伸长率也多在50％～100％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。第6页/共35页第7页/共35页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。拉伸强度=最大力/（试样宽度×试样厚度）mm第8页/共35页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，延展性等力学性能第9页/共35页材料名称拉伸强度断裂力最大力断裂伸长率PVC330255699222720PP30650123922LDPE10384101HDPE22178888292PA4517301850620透明ABS401176159433普通ABS4672818106PS48109115924PC55226013第10页/共35页二，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力和材料的抗冲击韧性，有重要工艺意义。但它不是材料基本常数，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。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部材料变形增大，变形速率加快，材料发生韧-脆转变，加速破坏。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。第11页/共35页冲击试验机缺口制样机第12页/共35页冲击弹性试验仪材料名称冲击强度PP8PS16AS21ABS22PC第13页/共35页三，熔体流动速率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)，也指熔融指数（MI，meltindex），是指在一定时间（10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，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）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。除了熔体质量流动速率（MFR），还可以用熔体体积流动速率（MVR）来进行测定。第14页/共35页熔体流动速率仪材料名称数据PA32PP6PS2AS28ABS14PC7第15页/共35页四，维卡软化温度维卡软化温度（VicatSofteningTemperature）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件下，试样被1平方毫米的压针头压入1毫米时的温度，对应的国标是GB1633-79（目前已被GB/T1633-2000所代替）;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。第16页/共35页维卡软化温度测试仪材料名称数据PA101PP101PS102AS112ABS104PC100第17页/共35页五，灰分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。我们通常所说的灰分是指总灰分(即粗灰分)包含以下三类灰分：1.水溶性灰分可溶性的钾、钠、钙等的氧化物和盐类的量2.水不溶性灰分污染的泥沙和铁、铝、镁等氧化物及碱土金属的碱式磷酸盐3.机械杂质包括加工过程中机械磨损带来的机械物质我们采用直接煅烧法，燃烧有机物并在高温下处理残余物质直至恒重。第18页/共35页马弗炉测定灰分的意义非常重要，灰分可能是医疗器械中热原的重要来源第19页/共35页六，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。根据测试仪器不同分为邵氏硬度、洛氏硬度、巴氏硬度等。邵氏硬度：测定弹性体和热塑性软塑料的穿透硬度。洛氏硬度：按照不同的标度顺序号测定硬度，这些标度号与所用的球形压针的大小相对应。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.划痕硬度：可按莫斯（Mohs）标度测定，莫斯标度范围从云母的1到金刚石的10，也可用一种特定硬度的笔进行划痕测定。第20页/共35页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”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D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，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。第21页/共35页邵氏D邵氏A第22页/共35页七，老化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。老化是一种不可逆的变化，它是材料的通病。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、霉菌、细菌、昆虫，等等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等。第23页/共35页目前实验室所采用的是湿热加速老化，试验条件：RH35%，T：60度。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。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。第24页/共35页老化试验箱第25页/共35页八，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形的变化。线膨胀系数：单位温度变化时试件长度的变化率

各种材料的线膨胀系数均随温度↑而增大，聚合物在玻璃化转变时，膨胀系数发生很大改变。体膨胀系数：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应用：模具设计、热应力问题、尺寸稳定性问题等。第26页/共35页热机械分析仪第27页/共35页高分子材料的化学分析简介光（磁）谱分析法热分析法第28页/共35页光（磁）谱分析原理：是根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。红外光谱（IR）：可鉴别大多数单体和聚合物类型；质磁共振谱（PMR）和核磁共振（NMR）：聚合物的定性鉴别，一些结构类似、红外光谱也基本相似的高分子，用NMR可轻易辨别；电子顺磁共振（EPR）或电子自旋共振（ESR）谱：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；第29页/共35页光（磁）谱分析X射线衍射：鉴别聚合物是否结晶、结晶类别、结晶度，聚合物鉴定；拉曼光谱：用于研究聚合物的微结构，如碳-碳双键的伸展震动。第30页/共35页热分析原理：是通过定量检测热量变化来表征物质理或化学性能变化过程的。分析方法：主要仪器分析方法有热质量分析（TGA）；示差扫描量热法（DSC）；差热分析（DTA）；热机械分析（TMA）；裂解气相色谱（PGC)。第31页/共35页热质量分析（TGA）原理：测定聚合物质量随时间和温度的变化应用：

聚合物热稳定性的评价；样品纯度；鉴别试样；研究聚合物固化；研究聚合物中添加剂的作用