局部:塑料功用与解析
一、机械力学功用
1.密度与比重塑料的比重是在一定的温度下,秤量试样的重量与同体积水的重量之比值,单位为g/cm3,常用液体浮力法作测定方法.
图 塑料密度测试仪
在质量相反的条件下,密度越轻,依据ρ=m/V,比重越小,在等体积,价钱相反的状况下,比重越小的资料可以制造的产品越多,单个产品的资料本钱也就越低,而且可以增加产品的重量,节省运输等费用。所以,比重是十分重要的属性。特别是在塑料替代金属等资料的时分,是特别大的一个优势。
2. 拉伸/弯曲在拉伸功用的测试中,通常的测试项目为拉伸应力、拉伸强度、拉伸屈服强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量,弯曲模量/弯曲强度等。
拉伸测试:测定高聚物资料的基本物性,对资料施加应力后,测出变形量,求出应力,应力应变曲线是*普通的方法。将样条的两端用用具固定好,施加轴方向的拉伸荷重,直到遭破坏时的应力与歪曲。
弹性模量:E=( F/S)/(dL/L)(资料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系)弹性模量”是描画物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。
图 塑料拉伸样条
弹性模量的意义:弹性模量是工程资料重要的功用参数,从微观角度来说,弹性模量是权衡物体抵抗弹性变形才干大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、离子或分子之间键合强度的反响。
图 不同塑料拉伸图形变化
强度:资料在载荷作用下抵抗塑性变形或被破坏的*才干。
屈服强度:资料发作清楚塑性变形的抗力
拉伸强度:在拉伸实验中,试样直至断裂为止所接受的*拉伸应力。
拉伸应力:试样在计量标距范围内,单位初始横截面上接受的拉伸负荷。
拉伸断裂应力:σt-εt曲线上断裂时的应力。
拉伸屈服应力:σt-εt曲线上屈服点处的应力。
断裂伸长率:试样断裂时,标线间距离的添加量与初始标距之比。
屈服点:σt-εt曲线上σt不随εt添加的初始点。
图 应力—应变进程
注:
E越大,说明资料越硬,相反则越软;
σb或σy越大,说资料越强,相反则越弱;
εb或S越大,说明资料越韧,相反则越脆
3.冲击
定义:摆锤打击简支梁试样的中部,使试样遭到冲击而断裂,试样断裂时单位面积或单位宽度所消耗的冲击功即为冲击强度。
图 冲击测试仪器
意义:冲击韧性是描画高分子资料在高速碰击下所出现的坚韧水平,或抗断裂才干。普通来说,冲击韧性包括两个方面:受冲击后的变形才干以及扛断裂才干,前者普通用断裂伸长率表示,然后者普通用冲击强度来表示。
冲击强度计算公式: E=A/bd
A:表示激动时所消耗的功 ;b/d区分表示受冲击部位的宽和厚;E即为冲击强度
冲断试样所消耗的功普通分为以下几个方面:
- 使试样发生分裂的裂纹
- 使其中某些裂纹开展贯串整个试样而断开
- 使裂纹左近的聚合物发作形变
- 使断开的试样片段飞出去
- 大批的克制空气阻力以及机械零件之间的摩擦力
注:普通来说,在被破坏前所吸收的冲击能越大,断裂伸长也越大,资料的冲击韧性越好。
4. 洛氏/邵氏硬度
定义:资料抵抗其他较硬物体压入其外表的才干。
目的:测量资料的适用性,直接了解资料的磨擦功用、拉伸功用、固化水平等力学功用
常用的硬度测试方法:邵氏硬度、洛氏硬度,硬度表现的是产品的稳固水平。在施加荷重的形状下,测定稳固的圆珠凹陷时的抗衡性的实验。假设塑料中胶含量较多的话,冲击强度将会添加,但硬度会下降。
5.撕裂强度撕裂力Ft:撕裂试样所需的平均力或*鼎力。
撕裂强度:若已知试样的厚度为d mm,则撕裂强度为撕裂力和厚度的比值Ft /d。GB和ISO多用F/d作撕裂强度,但ASTMD1004(塑料片材)以F作撕裂强度,ASTM D624(橡胶)则以F/d作撕裂强度。
6.塑料粘度是指塑料熔融活动时大分子之间相互摩擦系数的大小。它是塑料熔融活动性上下的反映,即粘度越大,熔体粘性越强,活动性越差,加工越困难,同时也是聚合物分子量大小的一个测评方法。塑料粘度的大小与塑料熔融指数大小成正比。塑料粘度随塑料自身特性,外界温度,压力等条件变化而变化。
二、热学功用
1.熔融指数
熔融指数是一种表示塑胶资料加工时的活动性的数值。它是美国量测规范协会(ASTM)依据美国杜邦公司习用的鉴定塑料特性的方法制定而成,其测试方法是先让塑料粒在一定时间(10分钟)内、一定温度及压力(各种资料规范不同)下,消融成塑料流体,然后经过不时径为2.095mm圆管所流出的克(g)数。表示方法有MFI:流体质量;MVR:流体体积。
在微观上,融指越大表示表现粘度愈小及分子重量愈小,反之则代表该塑料粘度愈大及分子重量愈大。在微观上,其值越大,表示该塑胶资料的加工活动性越佳,反之则越差。
2.灰分
普通在马沸炉中高温灼烧,聚合物发作一系列物理和化学变化,*后无机成分挥发逸散,而无机成分(主要是无机盐和氧化物)则残留上去,这些残留物称为灰分。普通改性的产品外面,灰分就是硅石、碳酸钙、滑石粉、玻纤、钛白粉等一些无机矿物质。
图 灰分炉
目的:测定塑料中无机物质的含量,作为判别资料真假的一个依据以及评判资料功用的一个依据,如:在加玻纤的塑料中,高了塑料资料刚性添加,耐热性添加,但韧性降低,反之,韧性添加,刚性耐热性下降。
3.水分
指含在物体外部的水。水分含量是影响诸如聚酰胺(PA)和聚碳酸酯(PC)等树脂的加工工艺、产品外观和产品特性的一个重要要素。在注塑进程中,假设运用水分含量过多的塑料粒子停止消费,则会发生一些加工效果,并*终影响成质量量,如:外表开裂、反光,以及抗冲击功用和拉伸强度等机械功用降高等。
4.热失重
热失重就是经过对物质加热,使物质逐渐挥发、分解,测量他随温度降低的重量的变化。这样可以用来测定物质的某些物理性质,如:分解温度,熔点等之类的。
5.玻璃化温度
高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度,指无定型聚合物(包括结晶型聚合物中的非结晶局部)由玻璃态向高弹态或许由后者向前者的转变温度,是无定型聚合物大分子链段自在运动的*温度,通常用Tg表示,随测定的方法和条件有一定的不同。高聚物的一种重要的工艺目的。在此温度以上,高聚物表现出弹性;在此温度以下,高聚物表现出脆性。
6.热变形温度
热变形温度(Heat deflection temperature):对高分子资料或聚合物施加一定的负荷,以一定的速度升温,当到达规则形变时所对应的温度。
测试目的:处于玻璃态或结晶态的高聚物,随着温度的提高,原子和分子运动能量提高,在外力作用下因其定向运动而招致变形的才干添加,即资料抵抗外力的才干——模量随温度降低而下降,随着温度的提高,固定负荷下塑料发生的变形添加。
7.维卡硬化温度
维卡硬化温度是评价资料耐热功用,反映制品在受热条件下物理力学功用的目的之一。资料的维卡硬化温度虽不能直接用于评价资料的实践运用温度,但可以用来指点资料的质量控制。维卡硬化温度越高,标明资料受热时的尺寸动摇性越好,热变形越小,即耐热变形才干越好,刚性越大,模量越高。
图 维卡硬化/热变形温度测试仪
8. 热传导系数
定义:物体热传导才干的热功用参数,单位为W/m.K (kcal/m.℃.h)。
实验仪器:热导率测定仪,适用于导热资料和绝热资料的测试
9.高温脆化
塑料的刚性会随着环境温度的变化而变化,当温度降低到某一定温度范围时,就表现出呈刚性,继而变脆。
脆化温度的测定:在规则的受力及变形条件下,测出其显示脆性破坏时的温度
10. 热收缩系数
物体在体积或长度随温度的降低而增大的现象称为热收缩。热收缩系数是资料的主要物理性质之一,它是权衡资料的热动摇性好坏的一个重要目的。当两种不同的资料彼此焊接或熔接时,都要求这两种资料具有相近的收缩系数。
缘由:假设选择资料的收缩系数相差比拟大,焊接或熔接时由于收缩速度不同,在焊接处发生应力,降低了资料的机械强度和气密性,严重时还会招致焊接处零落、炸裂、漏气或漏油。
11. 熄灭测试
是指资料熄灭遇火时所发作的一切物理和化学变化,这项功用有资料外表的着火性和火焰传达性、发热、发烟、碳化、失重,以及毒性生成物的发生等来权衡。
测试方法:主要有氧指数熄灭功用测试、水平熄灭功用测试、垂直熄灭功用测试、灼热丝可燃指数测试等,其中资料的阻燃功用直接影响资料的运用。
1)极限氧指数法
是在规则的实验条件下,测量维持样品熄灭所需求的*氧浓度的一种方法,熄灭的实验环境气体为氮气/氧气混合物,测试样品垂直放置(顶端接触点火器)。由于空气中氧气的体积浓度为21%,所以假设LOI值高于21%(体积比)说明资料具有阻燃功用。LOI值越大,说明资料的阻燃功用越好。
2)灼热丝测试
模拟了这种由热或扑灭所发生的作用(例如过载电阻器的生热),来评价火灾的危害。灼热丝测试的温度为550,650,750,850,960 ℃甚至更高,详细的温度由相关规范来决议:
- 假设满足了下列条件之一就以为资料样品可以经受灼热丝测试:资料无火焰和资料无火星。
- 样品的火焰或许火星在移开灼热丝30秒后熄灭,而且铺在下面的棉花或许纸张没有被扑灭或许烧焦。
3)水平/垂直熄灭
将长方形条形样条的一端固定在水平或垂直夹具上,其另一端表露于规则的实验火焰中,经过测量线性熄灭速率,评价试样的水平熄灭行为;经过测量其他焰火和余焰时间,熄灭范围以及颗粒高涨的状况评价塑料的熄灭功用。
三、绝缘电功用
1.外表电阻率
资料外表的抗衡水平。在试片外表两个位置之间施加电极,测定试片外表的电阻特性
2.体积电阻率
资料外部的阻力水平。在资料的反面施加电压,测定试片的阻力。阻力数值越大,导电性越差,绝缘性越好。
3. 击穿电压高分子资料在一定电压范围内是绝缘体,但随着施加电压的降低,功用会逐渐下降。当电压升到一定值时变成局部导电,此时称资料被击穿。
4.漏电起痕固体绝缘资料外表在电场和电解液的结协作用下逐渐构成导电通路的进程,称为漏电起痕。而绝缘资料外表抗漏电起痕的才干,称为耐漏电起痕。
耐漏电起痕实验主要是模拟家用电器产品在实践运用中不同极性带电部件在绝缘资料外表堆积的导电物质能否惹起绝缘资料外表爬电、击穿短路和起火风险而停止的检验。
实验主要是一种模拟极恶劣条件的减速实验以检验绝缘资料能否会构成漏电痕迹,从而能在短时间内区别固体绝缘资料抗漏电起痕的才干。
5.耐电弧显示为塑料在高电压电弧下的接受才干,测定构成导电路(Conducting Path)且电弧消逝时所需时间。耐电弧性是未经污染的枯燥形状下的特性,CTI是因电解质而遭到污染的环境下的特性。
6.介电损耗电介质在外电场的作用下,将一局部电能转变成热能的物理进程,称为电介质的损耗。
意义:介电损耗越大,资料的功用就越差,其为判别资料功用好坏,选择资料和制造器件的重要依据。
7.介电常数介电常数ε是表征绝缘资料在交流电场下介质极化水平的参数,它是充溢此绝缘资料的电容器的电容量,与以真空为电介质时异样电极尺寸电容器的电容量的比值。
8. 介电强度资料对高电压的接受才干,为电性的*强度,测定资料发生破损时的电压。通常介电强度越高,资料的绝缘质量越好。
四 老化测试
老化实验包括:人工气候老化实验(氙弧灯、碳弧灯、紫外灯)、自然气候暴晒实验、资料贮存寿命推算、盐雾实验、干冷实验、上下温实验、臭氧实验、二氧化硫-臭氧实验、热氧老化实验、液体介质老化实验、用户特定条件老化实验等等。普通测试项目会依据需求来做。
1.人工减速老化在实验室应用老化箱模拟自然环境条件的某些老化要素停止的老化实验。
热老化测试:是评定资料对高温的顺应性的一种复杂的人工模拟实验方法,是将资料放于高于相对运用温度的较高温度中使其受热作用,经过测试表露前后功用的变化来评定资料的耐热功用。更多相关文章请登录嘉峪检测网查阅。
2.氙灯光老化
氙弧辐射源经过两种不同的光过滤系统之一来改动其发生的辐射光谱散布,区分模拟太阳辐射的紫外和可见光的光谱散布,模拟3mm厚的窗玻璃滤过的光辐射的紫外和可见光的光谱散布。
氙灯老化测试就是评定户外无遮盖运用和贮存的设备经受太阳辐射热和光学效应的才干。影响的范围包括待测物的电性功用能否正常,资料结构能否变形或损坏,为了验证待测测物外表资料经过日光临时曝晒后出现颜色退步,通常在实验前与实验后均以色差仪停止颜色变异水平量测试。
这是一项对表露在阳光下的产品及其制造资料停止的实验。太阳辐射可惹起光化学效应和热效应。在大少数状况下,这项实验可以替代高温实验。经过日照实验可检验太阳辐射对产品或有关资料的运用或露天存储的影响。
3. 紫外灯老化
紫外光老化检测是采用荧光紫外灯为光源经过模拟自然阳光中的紫外光辐射和冷凝对资料停止减速耐候性实验,以取得资料耐气候性的结果。紫外老化检测普遍适用于非金属资料、无机资料(如:涂料、油漆、橡胶、塑胶及其制品)经在阳光、湿度、温度、凝露等气候条件的变化下检验有关产品及资料老化现象水平及状况。
目的:产品在大气中放置一段时间,就会出现不同的效果,比如外观的变化,包括龟裂、出现斑点、粉化或许颜色变化,甚至还会出现运用功用的下降,能够缘由是树脂中分子的丧失招致分子结构中的化学键发作了变化,主要缘由是受阳光、工业扫除的废气、细菌等等惹起的。产品的老化功用直接影响了产品的运用时间,因此老化实验的测试具有严重意义。
4.碳弧灯老化
碳弧灯分为两种,一种是封锁式碳弧灯,一种是阳光型碳弧灯。这两种碳弧灯都是运用于早期的设备,前者*后用于纺织品耐光测试,后者*后用于涂层的耐光性测试。封锁式碳弧灯的发光体是一组碳棒,电流经过碳棒收回弧光。
但碳棒收回的弧光的光谱能量散布与自然光的光谱能量散布相差较大,既没有自然光的短波紫外辐射,在400-800nm之间也没有日光的高强度能量。阳光型碳弧灯与日光的光谱能量散布的婚配性有所改善,但二者在50-350nm之间的光谱能量散布还是有很大差异。
5.温湿度循环
温度循环就是将实验样品曝露于予设的上下温交替的实验环境中。盐雾腐蚀实验箱为避开温度冲击影响,实验时的温度变化率必需小于20℃/分钟。同时,为到达蠕变及疲劳损伤的效果,引荐实验温度循环为25℃~100℃,或许也可依据产品的用途运用0℃~100℃的循环实验,曝露时间为各15分钟。
6.温湿度冲击升温/降温速率不低于30℃/分钟。温度变化范围很大,同时实验严酷度还随着温度变化率的添加而添加,用来测试资料结构或复合资料,在瞬间下经极高温及极高温的延续环境下所能忍受的水平,藉以在*短时间内实验其热胀冷缩所惹起的化学变化或物理损伤。温度冲击实验与温度循环实验的差异主要是应力负荷机理不同。
温度冲击实验主要调查由于蠕变及疲劳损伤惹起的失效,而温度循环主要调查由于剪切疲劳惹起的失效。温度冲击实验允许运用二槽式实验装置;温度循环实验运用单槽式实验装置。在二槽式箱体内,温度变化率要大于50℃/分钟。
7.臭氧老化臭氧老化就是将试样表露于密闭无光照的含有恒定臭氧浓度的空气和恒温的实验箱中,按预定时间对试样停止检测,从试样外表发作的龟裂或其它功用的变化水平,以评定试样的耐臭氧老化功用。臭氧老化分为静态拉伸测试和静态拉伸测试,在这个测试中臭氧浓度、温度、试样定伸比是十分重要的三个参数。
五、其他测试
1.耐化学药品测试
耐化学药品性是指塑料抵抗酸、碱、无机溶剂、油料、气体、盐水等化学药品腐蚀的才干。在化学药品临时作用下,塑料的外观和物性会发作失光、变色、雾化、开裂、龟裂、翘曲、分解、溶胀、溶解、发黏等变化。
塑料在化学药品中能否遭到腐蚀,评定的依据通常是塑料在化学药品中一定时间后的重量、体积、强度、色泽等变化的状况。塑料受化学药品腐蚀的水平和快慢除了与介质种类有关外,还与介质的温度、压力、制品内残存的内应力、孔隙多少等要素有关。
2.吸水性塑料的吸水性对塑料制品的力学功用、电功用、热功用、化学动摇性和加工功用等有很大影响。表示塑料吸水性的目的有吸水量、单位面积吸水量和吸水率。将规则尺寸的试样浸入到具有一定温度(25℃ ±2℃)的蒸馏水中,经过一定时间后(24h)所吸收的水量,称为吸水量。吸水量与试样质量之比称为吸水率,用百分数表示。
3. 色牢度指资料抵抗表露在加工、测试、贮存或运用进程中能够遇到的任何条件下发生的颜色特性的改动,或其染色剂传递到相邻资料,或以上两者的才干。耐光色牢度,指资料抵抗因表露在阳光或天然光下发生的颜色特性的改动的才干。4. 雾度
雾度(haze)是偏离入射光 2.5°角以上的透射光侵占总透射光强的百分数,雾度越大意味着薄膜光泽以及透明度尤其成像度下降。
透明或半透明资料的外部或外表由于光漫射形成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过资料的光通量之比的百分率表示。haze用规范“c”光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材上,由于资料外部和外表形成散射,使局部平行光偏离入射方向大于2.5°的散射光通量Td与透过资料的光通量T2之比的百分率,是透明或半透明资料光学透明性的重要参数。
注:
- PE 等结晶性聚合物所得薄膜,都具有一定的雾度特性;
- 无定形聚合物所得薄膜,如PC(聚碳酸酯) 、PS 和 PMMA( 聚甲基丙烯酸甲酯) 等,其雾度为 0,不具有雾度特性;
- 无定形聚合物混合体系薄膜,在组分间相容性好且折射率分歧时会透明;但在组分间相容性不好或许折射率不分歧时,将出现雾度特性;
- 结晶性聚合物混合体系薄膜,假设配比恰当且树脂种类婚配时将具有大的雾度,远大于单组分体系薄膜的雾度,并且其雾度在很低的薄膜厚度时仍能有良好坚持。
5.透光率是表征树脂透明水平的一个*重要功用目的。一种树脂的透光率越高,其透明性就越好。塑料制品透明的条件有两个:一为制品是非结晶体;二为虽局部结晶但颗粒粗大,小于可见光波长范围,不阻碍太阳光光谱中可见光和近红外光的透过。任何一种透明资料的透光率都达不到100%,即使是透明性*好的光学玻璃的透光率普通也难以超越95%。6.红外光谱
当一束具有延续波长的红外光经过物质,物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时,分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级,分子吸收红外辐射后发作振动和转动能级的跃迁,该处波长的光就被物质吸收。
所以,红外红外光谱光谱法实质上是一种依据分子外部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的剖析方法。
第二局部 塑料相关检测规范
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