塑料科普：十大塑料性能測試手段

1

灰分測試

馬弗爐

灰分：在高溫灼燒時，聚合物發生一系列物理和化學變化，最後有機成分揮發逸散，而無機成分(主要是無機鹽和氧化物)則殘留下來，這些殘留物稱為灰分。一般改性的産品裡面，灰分就是矽石、碳酸鈣、滑石粉、玻纖、钛白粉等一些無機礦物質。

測試方法：煅燒法(燃燒有機物并在高溫下處理其殘餘物直至恒重)，在馬弗爐裡，600℃進行10min燃燒，稱量其殘留物。

灰分以質量百分數表示：(M1-M0)×100/M

M表示式樣的重量，M1灰分和杯子的重量，M0杯子的重量

目的：測定塑料中無機物質的含量，作為判斷材料真假的一個依據以及評判材料性能的一個依據，如：在加玻纖的塑料中，高了塑料材料剛性增加，耐熱性增加，但韌性降低，反之，韌性增加，剛性耐熱性下降。

2

水分測試

紅外水分測試儀

水分：指含在物體内部的水。

測試原理：主要分為：紅外線快速水分測定和鹵素快速水分測定

紅外線水分測試原理：紅外加熱法失重是利用紅外線加熱物體的熱效應和強穿透能力，被測物體的水分快速蒸發而失重，通過物體的初始質量和物體蒸發水分後的質量的數據，獲得被測物體在某一特定溫度下的含水量。

鹵素快速水分測定：

測試的計算公式：設G為樣品幹燥前的重量，g為樣品幹燥後的重量;L為樣品含水量，R為樣品幹燥;LR為樣品回潮率，OR為樣品濕重率，故：

L=G-g/G(1)

R=g/G(2)

0R=(G-g)/G(3)

OR=G/g(4)

測試目的：水分含量是影響諸如聚酰胺（PA）和聚碳酸酯（PC）等樹脂的加工工藝、産品外觀和産品特性的一個重要因素。在注塑過程中，如果使用水分含量過多的塑料粒子進行生産，則會産生一些加工問題，并最終影響成品質量，如：表面開裂、反光，以及抗沖擊性能和拉伸強度等機械性能降低等。

3熔融指數測試

融指儀

熔融指數：是一種表示塑膠材料加工時的流動性的數值。

測試方法：先讓塑料粒在一定時間(10分鐘)内、一定溫度及壓力(各種材料标準不同)下，融化成塑料流體，然後通過一直徑圓管所流出的重量或體積。表示方法有MFI：流體質量;MVR：流體體積。

意義：表示該塑膠材料的加工流動性，其值越大，表明流動性越好，反之，越差;在微觀上，融指越大表示體現粘度愈小及分子重量愈小，反之則代表該塑料粘度愈大及分子重量愈大。

4拉伸/彎曲測試

彎曲/拉伸測試儀器

拉伸測試：測定高聚物材料的基本物性，對材料施加應力後，測出變形量，求出應力，應力應變曲線是最普通的方法。将樣條的兩端用器具固定好，施加軸方向的拉伸荷重，直到遭破壞時的應力與扭曲。

彈性模量：E=(F/S)/(dL/L)(材料在彈性變形階段，其應力和應變成正比例關系)彈性模量”是描述物質彈性的一個物理量，是一個總稱，包括“楊氏模量”、“剪切模量”、“體積模量”等。

彈性模量的意義：彈性模量是工程材料重要的性能參數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反應。

不同塑料拉伸圖形變化

強度：材料在載荷作用下抵抗塑性變形或被破壞的最大能力。

屈服強度：材料發生明顯塑性變形的抗力。

拉伸強度：在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應力。

拉伸應力：試樣在計量标距範圍内，單位初始橫截面上承受的拉伸負荷。

拉伸斷裂應力：σt-εt曲線上斷裂時的應力。

拉伸屈服應力：σt-εt曲線上屈服點處的應力。

斷裂伸長率：試樣斷裂時，标線間距離的增加量與初始标距之比。

屈服點：σt-εt曲線上σt不随εt增加的初始點。

注：

E越大，說明材料越硬，相反則越軟;

σb或σy越大，說材料越強，相反則越弱;

εb或S越大，說明材料越韌，相反則越脆。

影響拉伸性能的因素

(1)成型條件：由試樣自身的微觀缺陷和微觀不同性引起;

(2)溫度和濕度;

(3)拉伸速度：塑料屬于粘彈性材料，其應力松弛過程與變形速率緊密相關，需要一個時間過程;

(4)預處理：材料在加工過程中，由于加熱和冷卻的時間和速度不同，易産生局部應力集中，經過在一定溫度下的熱處理或稱退火處理，可以消除内應力，提高強度;

(5)材料性質：結晶度、取向、分子量及其分布、交聯度;

(6)老化：老化後強度明顯下降。

彎曲性能測試：将樣條放在一定長度的兩個支點上，以一定的速度在中間部位施加荷重時變彎，直到引起折斷或達到一定彎曲量時的應力于扭曲的計算方法即為彎曲試驗。

彎曲強度(FlexuralStrength)：以一定速度在樣條中心施加作用力，樣條破壞或達到5%變形量時的強度。

彎曲強度是測定樣條發生彎曲産生變形時的抗衡性試驗。

彎曲模量(FlexuralModulus)：指從樣條中心的上部施加的作用力的大小與樣條所産生的形變之比。彎曲模量越大，剛性越強，彎曲模量越小，塑料越柔軟。

5沖擊測試

沖擊測試儀器

定義：擺錘打擊簡支梁試樣的中部，使試樣受到沖擊而斷裂，試樣斷裂時單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即為沖擊強度。

意義：沖擊韌性是描述高分子材料在高速碰擊下所呈現的堅韌程度，或抗斷裂能力。一般來說，沖擊韌性包括兩個方面：受沖擊後的變形能力以及扛斷裂能力，前者一般用斷裂伸長率表示，而後者一般用沖擊強度來表示。

沖擊強度計算公式：E=A/bd

A：表示沖動時所消耗的功;b/d分别表示受沖擊部位的寬和厚;E即為沖擊強度。

沖斷試樣所消耗的功一般分為以下幾個方面：

a)使試樣産生破裂的裂紋

b)使其中某些裂紋發展貫穿整個試樣而斷開

c)使裂紋附近的聚合物發生形變

d)使斷開的試樣片段飛出去

e)少量的克服空氣阻力以及機械零件之間的摩擦力

注：一般來說，在被破壞前所吸收的沖擊能越大，斷裂伸長也越大，材料的沖擊韌性越好。

6熱變形溫度測試

熱變形溫度(Heatdeflectiontemperature)：對高分子材料或聚合物施加一定的負荷，以一定的速度升溫，當達到規定形變時所對應的溫度。

測試原理：塑料試樣放再跨距為100mm的支座上，将其放在一種合适的液體傳熱介質中，并在兩支座的中點處，對其施加特定的靜彎曲負荷，在等速升溫的條件下，試樣彎曲變形達到規定值時。

測試目的：處于玻璃态或結晶态的高聚物，随着溫度的提高，原子和分子運動能量提高，在外力作用下因其定向運動而導緻變形的能力增加，即材料抵抗外力的能力——模量随溫度升高而下降，随着溫度的提高，固定負荷下塑料産生的變形增加。

影響因素：

1)測試儀器(讀數誤差，試樣放置位置)

2)試樣制備的方法以及尺寸

3)傳熱介質

7維卡軟化溫度測試

維卡測試儀

測試原理：将塑料樣條放于液體傳熱介質中，在一定的負荷和一定的等速升溫條件下，試樣被1平方毫米的壓針頭壓入1mm時的溫度。

意義：維卡軟化溫度是評價材料耐熱性能，反映制品在受熱條件下物理力學性能的指标之一。材料的維卡軟化溫度雖不能直接用于評價材料的實際使用溫度，但可以用來指導材料的質量控制。維卡軟化溫度越高，表明材料受熱時的尺寸穩定性越好，熱變形越小，即耐熱變形能力越好，剛性越大，模量越高。

8熱老化測試

老化爐

測試原理：将塑料制樣至于給定條件(溫度、風速、換氣率等)的熱老化試驗箱中，使其經受熱和氧的加速老化作用。

目的：檢測暴露前後性能的變化，評定塑料耐熱老化性能。

9粘度測試

粘度測試儀

塑料粘度：是指塑料熔融流動時大分子之間相互摩擦系數的大小。它是塑料熔融流動性高低的反映，即粘度越大，熔體粘性越強，流動性越差，加工越困難，同時也是聚合物分子量大小的一個測評方法。塑料粘度的大小與塑料熔融指數大小成反比。塑料粘度随塑料本身特性，外界溫度，壓力等條件變化而變化。

10燃燒測試

燃燒性能：是指材料燃燒遇火時所發生的一切物理和化學變化，這項性能有材料表面的着火性和火焰傳播性、發熱、發煙、碳化、失重，以及毒性生成物的産生等來衡量。

測試方法：主要有氧指數燃燒性能測試、水平燃燒性能測試、垂直燃燒性能測試、灼熱絲可燃指數測試。材料的阻燃性能直接影響材料的使用。

測試原理：将長方形條形樣條的一端固定在水平或垂直夾具上，其另一端暴露于規定的試驗火焰中，通過測量線性燃燒速率，評價試樣的水平燃燒行為;通過測量其餘焰火和餘焰時間，燃燒範圍以及顆粒低落的情況評價塑料的燃燒性能。

測試的意義：在規定的條件下，不同的材料燃燒性能，對材料使用範圍以及制造工藝以及燃燒的變化特性都具有重要意義。

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