塑料物性及测试方法介绍课件.ppt

1、高分子教研室高分子教研室塑料物性及測試方法介紹塑料物性及測試方法介紹塑料的物理性能塑料的物理性能1、比重、比重（ASTM D792,ISO 1183）密度是单位体积物质的质量。比重是在密度是单位体积物质的质量。比重是在23 C下，一下，一 定体积物质的质量与相同体积去离子水质量之比定体积物质的质量与相同体积去离子水质量之比.比比 重和密度至关重要重和密度至关重要.因为塑料是以每磅为基础售出的因为塑料是以每磅为基础售出的，而低密度或低比重意味着每榜重量含更，而低密度或低比重意味着每榜重量含更多的材多的材 料料，常用液體浮力法作測定方法。，常用液體浮力法作測定方法。比重比重 a/(a+w)-ba

2、试样在空气中的质量试样在空气中的质量 b 试样和小锤（若被使用）在水中的质试样和小锤（若被使用）在水中的质量量 w 完全浸没的小锤（若被使用）和部分完全浸没的小锤（若被使用）和部分浸浸 没的金属丝质量没的金属丝质量 密度（密度（kg/m3）比重比重 塑料的物理性能塑料的物理性能2、吸水性、吸水性(24小时小时/平衡平衡)ASTM D570吸水性是用来确定在规定条件下被吸收的水的总量吸水性是用来确定在规定条件下被吸收的水的总量.影响吸水性的因素有影响吸水性的因素有:塑料的类型、使用的添加塑料的类型、使用的添加剂、温度以及暴露时间剂、温度以及暴露时间.吸水性试验中吸水性试验中,将试样在规定温度的烘

3、箱里烘干规定时间将试样在规定温度的烘箱里烘干规定时间,移至干燥器冷却移至干燥器冷却,冷却完毕后，立即称重冷却完毕后，立即称重.将试样规定条件下浸于水中将试样规定条件下浸于水中,通常是在通常是在23 C下浸泡下浸泡24小时或直到平衡小时或直到平衡.将试样取出将试样取出,用用lint free cloth 擦干擦干,称重称重吸水百分率吸水百分率(浸水后质量浸水后质量-浸水前质量浸水前质量)/浸水前质量浸水前质量 x 塑料的物理性能塑料的物理性能3、成型收縮率、成型收縮率 熱塑性塑料在模具中成型，冷卻後脫模的成型品，會有收縮現象，即成型品小於模腔尺寸，這就熱塑性塑料在模具中成型，冷卻後脫模的成型品，

4、會有收縮現象，即成型品小於模腔尺寸，這就是成型收縮率。是成型收縮率。算式：收縮率算式：收縮率(%)=(型腔尺寸型腔尺寸-成品尺寸成品尺寸)/型腔尺寸型腔尺寸*光學特性光學特性1.光泽度光泽度(ASTM D2457,D523)描述描述：镜面光泽度是光被某种材料反射时反射光强度的镜面光泽度是光被某种材料反射时反射光强度的 量度量度.光泽度可以是材料所固有的光泽度可以是材料所固有的,也可以是也可以是成成 型过程或表面网纹的结果型过程或表面网纹的结果.光泽度也受风蚀和表光泽度也受风蚀和表 面腐蚀等环境因素的影响面腐蚀等环境因素的影响.測試測試：光泽度的测量：光泽度的测量,通常以某种标准为参考给定反射通

5、常以某种标准为参考给定反射 角角(20o，60o或或85o).将光泽计的角度调试将光泽计的角度调试成适当成适当 的角度的角度,量好口径量好口径,并与光泽计中给定的标准相并与光泽计中给定的标准相 比较比较.将光度计置于试样上将光度计置于试样上,读取数据读取数据光學特性光學特性2、透明塑料的雾度、透明塑料的雾度ASTM D1003(方法方法 B)雾度是射入透明材料中的光由于散射作用而导致雾度是射入透明材料中的光由于散射作用而导致 的不清晰和的不清晰和/或闪耀的程度或闪耀的程度,可以是材料本身固有可以是材料本身固有 的性质，或是成型过程的结果的性质，或是成型过程的结果.它也可能是由表它也可能是由表

6、面网纹或风蚀、表面腐蚀等环境因面网纹或风蚀、表面腐蚀等环境因 素造成的素造成的3、透明塑料的透光度、透明塑料的透光度ASTM D1003(方法方法 B)透透 光率是测定透过试样的光通量的光率是测定透过试样的光通量的光學特性光學特性4、黄色指数、黄色指数（YI）ASTM E313黄色指数由分光光度计的读数计算而得黄色指数由分光光度计的读数计算而得,描述描述 了一种试样从无色透明或白色到黄色的颜色变了一种试样从无色透明或白色到黄色的颜色变 化化.这这一试验最常用于评价一种材料在真实或一试验最常用于评价一种材料在真实或 模拟的日照下的颜色变化模拟的日照下的颜色变化光學特性光學特性5、透明有机塑料折射

7、指数、透明有机塑料折射指数(折光率折光率)ASTM D542折光率是光在真空中的传播速率与在透明折光率是光在真空中的传播速率与在透明介质中的介质中的 传播速率之比传播速率之比.折光率可用来计折光率可用来计算一束光从一透明算一束光从一透明 介质进入另一透明介质介质进入另一透明介质时的折射角时的折射角.因此因此,折光率折光率 用于光学棱镜用于光学棱镜的设计和透明塑料的质量控制检验的设计和透明塑料的质量控制检验流變學特性流變學特性1、熔体流动指数、熔体流动指数 MFI OR MFRASTM D1238(方法方法 A),D 3364 ISO 1133(方法方法 A)熔体流动速率测定的是热塑性塑料在规定

8、温度和熔体流动速率测定的是热塑性塑料在规定温度和 负荷下从孔板中挤出的速率负荷下从孔板中挤出的速率.它提供了测定熔它提供了测定熔融材料流动性能的方法。融材料流动性能的方法。将熔体流动速率仪加热至此试样的规定温度将熔体流动速率仪加热至此试样的规定温度 ，并，并加约加约7 7克物料于速率仪的料筒中克物料于速率仪的料筒中.将此物料的将此物料的规定负荷加于活塞上，使熔融的物料从孔板中规定负荷加于活塞上，使熔融的物料从孔板中挤出挤出.收集一定时间内的挤出物并称量收集一定时间内的挤出物并称量.熔体熔体流动速率流动速率 的单位是的单位是 克克/10/10分钟分钟機械性能機械性能1、塑料的拉伸性能、塑料的拉伸

9、性能ASTM D638,D882,D1708 ISO 27拉伸试验测定断裂一个试样所需拉伸试验测定断裂一个试样所需的力以及试样的力以及试样 拉伸到断点时拉伸到断点时的伸长程度的伸长程度.拉伸试验可产生拉伸试验可产生应力应力 应变图，这张图可用应变图，这张图可用于确定拉伸模量于确定拉伸模量.ASTM D638中试验速度取决于中试验速度取决于试样试样 规格，规格，ASTM D882(塑料片材塑料片材)中则取决于材中则取决于材 料料的断裂伸长率，的断裂伸长率，ISO 527中，中，测应力和伸长测应力和伸长 率时的试验速率时的试验速度为度为5或或50mm/min，测模，测模量时的试验速度为量时的试验速

10、度为1mm/機械性能機械性能2、悬臂梁冲击强度悬臂梁冲击强度(有缺口有缺口)ASTM D256,ISO 180缺口试样悬臂梁式冲击试验测定的是材料被摆锤冲击时缺口试样悬臂梁式冲击试验测定的是材料被摆锤冲击时 的抗冲性能的抗冲性能.悬臂梁冲击强度被定义为从悬臂梁冲击强度被定义为从材料开始破坏材料开始破坏 至完全破坏时所吸收的能量至完全破坏时所吸收的能量.为了防止试样破坏，受冲为了防止试样破坏，受冲 击的试样有缺口击的试样有缺口.本实验可本实验可用于快捷的质量控制检验用于快捷的质量控制检验,以确定一个材料是否符合需冲击强度要求以确定一个材料是否符合需冲击强度要求,也可比也可比 较材料的韧性较材料的

11、韧性機械性能機械性能3、悬臂梁冲击强度、悬臂梁冲击强度(反置缺口反置缺口)(IZOD)测定的是材料被摆锤冲击时的抗测定的是材料被摆锤冲击时的抗 冲性冲性 能能.悬臂梁冲击强度被定义为从材料开始破坏至完全悬臂梁冲击强度被定义为从材料开始破坏至完全 破坏时所吸收的能量破坏时所吸收的能量.本实验可用于快捷质量控本实验可用于快捷质量控 制检验制检验,以确定一个材料是否符合所需冲击强度以确定一个材料是否符合所需冲击强度 要求要求,也可比较材料的弯曲韧性也可比较材料的弯曲韧性4、简支梁冲击强度、简支梁冲击强度（CHARPY)ISO 179测定测定 的是受到摆锤的冲击时的是受到摆锤的冲击时,材料所产生的抵抗

12、力材料所产生的抵抗力.简支梁冲击能简支梁冲击能 定义为试样在冲击负荷作用下定义为试样在冲击负荷作用下,被被 破坏时吸收破坏时吸收的能量的能量.它是一种性能指标，可用于它是一种性能指标，可用于 生产过程的质量控制中生产过程的质量控制中,可用于比较不同材料可用于比较不同材料 的韧性的韧性.機械性能機械性能機械性能機械性能5、弯曲性能、弯曲性能ASTM D790,ISO 178弯曲试验测定在三点加负荷的情况下弯曲试验测定在三点加负荷的情况下,使横梁型使横梁型 的试样弯曲时所需力的大小的试样弯曲时所需力的大小.弯曲试验的结果经常用来选择在弯弯曲试验的结果经常用来选择在弯曲负荷作用下无形变的材料曲负荷作

13、用下无形变的材料.弯弯 曲模量也用于衡量某种材料曲模量也用于衡量某种材料 的劲度的劲度機械性能機械性能6 6、邵氏硬度、邵氏硬度邵氏硬度用于确定塑料或橡胶等软性材料的相邵氏硬度用于确定塑料或橡胶等软性材料的相 对硬度对硬度.它测量了规定压针在指定压强和时间它测量了规定压针在指定压强和时间 条件下条件下的针入度的针入度.硬度值用来识别或指定特殊硬度值用来识别或指定特殊 硬度的塑料。硬度值由硬度计读出硬度的塑料。硬度值由硬度计读出.常见的硬度计有常见的硬度计有 A型型和和 D型型.A型用于较软材料；型用于较软材料；D 型用于较硬材料型用于较硬材料機械性能機械性能7、洛氏硬度、洛氏硬度ASTM D7

14、85,ISO 2039 洛氏硬度试验是基于试样上施加不同负荷时压入试样的深度差的硬度测量方法洛氏硬度试验是基于试样上施加不同负荷时压入试样的深度差的硬度测量方法.硬度值无量纲硬度值无量纲,通常通常用用R,L,M,E和和K标尺给出标尺给出.每个标尺表示的硬度值越高每个标尺表示的硬度值越高,材料越硬，材料越硬，R,M标尺标尺 通常用于塑料通常用于塑料電性能電性能1、介电常数和介质损耗因子、介电常数和介质损耗因子 ASTM D150 IEC 60250介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能.它是两它是两 块金块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样属板之间以绝缘

15、材料为介质时的电容量与同样 的两的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比.介质介质损耗因子定义为一定频率下绝缘材料的电抗与损耗因子定义为一定频率下绝缘材料的电抗与 其电其电阻的比值阻的比值.它测量了绝缘材料的无效性它测量了绝缘材料的无效性如果如果 要将一种材料应用于严格绝缘的用途上要将一种材料应用于严格绝缘的用途上,则它的介则它的介 电常数越小越好电常数越小越好.如果一种材料会应用在需要高电抗的电器上如果一种材料会应用在需要高电抗的电器上,则需则需 要高要高损耗因子损耗因子電性能電性能2、介电强、介电强度度ASTM D149 IEC 80243介电强

16、度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度.它定义为试样被击穿时它定义为试样被击穿时,单位厚度承受单位厚度承受的最大电压的最大电压,表示为伏特每单位厚度表示为伏特每单位厚度.物质的介电强度越大物质的介电强度越大,它作为绝缘体的质量越好它作为绝缘体的质量越好電性能電性能3、表面电阻率、表面电阻率/体积电阻率体积电阻率ASTM D257,IFC60093表面电阻率是绝缘材料抵抗表面漏泄电流的能力表面电阻率是绝缘材料抵抗表面漏泄电流的能力.体积电阻率是绝缘材料抵抗体内漏泄电流的能力体积电阻率是绝缘材料抵抗体内漏泄电流的能力.表面电阻率、体积电阻率越高表面电阻率

17、、体积电阻率越高,漏泄电流越小漏泄电流越小,材料的导电性能越差材料的导电性能越差熱性能熱性能1、维卡软化点、维卡软化点ASTM D1525,ISO 306维卡软化点是压头针在规定负荷下维卡软化点是压头针在规定负荷下,刺入试样刺入试样1mm时的温度时的温度.该温度反映了当一种材料在升温装置中该温度反映了当一种材料在升温装置中使用时期望的软化点使用时期望的软化点.在试样上加在试样上加10N或或50N负荷负荷,把试样放进把试样放进23 C的油浴中，以的油浴中，以50或或100 C每每 小时的速度提升油浴温小时的速度提升油浴温度度,直到针头刺入试样直到针头刺入试样 熱性能熱性能2、负荷变形温度、负荷变

18、形温度(DTUL或或HDT)ASTM D648,ISO 75热变形温度定义为标准试验条在一定负荷下热变形温度定义为标准试验条在一定负荷下,其变形量达到规定值的温度其变形量达到规定值的温度.它规定了短程耐热性能它规定了短程耐热性能.不不同材料的负荷热变形温度相互区别同材料的负荷热变形温度相互区别,有的能在高温下承受小负荷有的能在高温下承受小负荷;有的在一个窄的温度范围内就会有的在一个窄的温度范围内就会变形变形.在每在每 个样品上加个样品上加0.45Mpa或或1.80Mpa负荷负荷.将试样放进硅油浴中将试样放进硅油浴中,每分钟温度升高每分钟温度升高2 C,直直 到形变到形变量达到规定值量达到规定值

19、熱性能熱性能3、线性热膨胀系数、线性热膨胀系数ASTM E831,D696 ISO 11359线性热膨胀系数用来确定某材料随温度的膨胀程线性热膨胀系数用来确定某材料随温度的膨胀程 度度.本试验用于设计目的本试验用于设计目的,也用于确定材料在热也用于确定材料在热 应应力下是否会发生破裂力下是否会发生破裂.理解相互接触的两种材理解相互接触的两种材 料之间的相对膨胀料之间的相对膨胀/收缩特性收缩特性室温下室温下,将试样置于将试样置于TMA的支架上的支架上,并用探测并用探测 器测定其高度器测定其高度.将熔炉升高将熔炉升高,并调节温度使之低并调节温度使之低 于所需于所需温度温度20 C.以一定的速率加热

20、试样以一定的速率加热试样,通通 常是常是10 C/分钟分钟,直到试样达到所需温度范围直到试样达到所需温度范围.得出一个曲得出一个曲线线4、燃烧性能、燃烧性能(UL94)A、HB（水平燃燒）（水平燃燒）熱性能熱性能判定標准判定標准1、厚度在313mm，燃燒長度大於75mm的試片，其燃燒速率40mm/min、厚度小於3mm，燃燒長度大於75mm的試片，其燃燒速率75mm/熱性能熱性能B B、94V-0,V-1,V-2(94V-0,V-1,V-2(垂直燃燒）垂直燃燒）標准狀況標准狀況V-0V-1V-2對於每一測試試片之余燃時間10s30s30sNoNo對於任何處理狀況之組別的總余燃時間50s在第二次

21、火焰燃燒測試後，對於每一測試試片之燃余時間和余輝時間的時間和試片在余燃和余輝現象後，是否有燒至夾具處NoYes燃燒試片時的跌落物是否會點燃干棉花250s 250s30s60s60sNoN熱性能熱性能C、5VA,5VB(垂直燃燒）垂直燃燒）標准狀況標准狀況5VA5VB60sNo對於每一根試片在第5次供給火焰之後，余燃時間和余輝時間總和60sNo任何飾板樣品在測試後是否會產生燃燒穿透效果NoYes燃燒試片時的跌落物是否會點燃干棉花5VA是針對長條試片所設計的測試（1255mm,13.00.3mm)5VB是針對飾板樣品所設計的測試(1505mm,1505mm)熱性能熱性能QMFZ2 Componen

22、t Plastics Wednesday,August 04,2004 E45575 TICONAPOLYESTER BUSINESS LINE 86 MORRIS AVE SUMMIT NJ 07901Material Designation:3316(b),3316HFProduct Description:Polybutylene Terephthalate(PBT),designated Celanex furnished as pellets.Color Min.Thick.(mm)Flame Class HWI HAI RTI RTI RTI IEC IEC Elec Imp St

23、r GWIT GWFI NC 0.38 V-0 -ALL 0.75 V-0 3 0 140 130 140 -1.5 V-0,5VA 2 0 140 130 140 -2.0 V-0,5VA 2 0 140 130 140 925 960 3.0 V-0,5VA 1 0 140 130 140 925 960 CTI:2 HVTR:0 D495:6 IEC Ball Pressure(C):-Dielectric Strength(kV/mm):23 Volume Resistivity(10 xohm-cm):16 Dimensional Stability(%):0.0ISO Tensil

24、e Strength(MPa):-ISO Flexural Strength(MPa):-ISO Heat Deflection(C):-ISO Tensile Impact(kJ/m2):-ISO Izod Impact(kJ/m2):-ISO Charpy Impact(kJ/m2):-(b)Virgin and regrind from 1 to 50%by weight incl.,have the same basic material characteristics.NOTE Celanex material designations may have the suffix D,m

25、ay lack the suffix-2 or have the suffix-3 to indicate lubricity.Report Date:1/29/1997 Underwriters Laboratories IncUL94 small-scale test data does not pertain to building materials,furnishings and related contents.UL 94 small-scale test data is intended solely for determining the flammability of pla

26、stic materials used in components and parts of end-product devices and appliances,where the acceptability of the combination is determined by ULIUL Yellow Cardn在下面的例子在下面的例子中，以颜色为天中，以颜色为天然色或黑色、厚然色或黑色、厚度为度为1mm1mm的试片的试片进行试验时，难进行试验时，难燃性为燃性为V-0V-0、0.5VB0.5VB，HWIHWI为为4 4级，级，HAIHAI为为0 0级，级，RTIRTI为为140140。I

27、ECIEC标准未测定。标准未测定。由于由于CTICTI不因厚不因厚度而改变，所以度而改变，所以为为2 2级。级。HVTRHVTR为为0 0级，级，D495D495评价为评价为6 6级。级。UL Yellow Card用语用语含义含义说明说明Color颜色颜色NC 为天然色（无着色的颜色）BK为黑色 ALL为全部颜色。Min.Thick.试片最小厚试片最小厚度度单位为mm。在上述黄卡中，试片厚度为3mm时，难燃性为5VA。试片厚度为1mm时，难燃性为5VB。Flame Class难燃性难燃性根据UL94标准判定材料的难燃性水平。按照HB、V-2、V-1、V-0的顺序，难燃性依次增大。一般说的难燃

28、材料指的是V-0。除了传统的评价方法之外，还设定了上一级的5V评价。作为定位，难燃性顺序依次为V-0、5VB、5VA。由于5V评价的试验方法与传统相比有些不同，所以卡中象“V-0、5VA”那样就表示进行了两个试验。HWI热金属丝的热金属丝的发火性发火性是Hot wire ignition的缩略语。将镍丝缠绕在试片上，使规定电流从中通过。按照到开始燃烧的时间，将材料难燃性分级。到开始燃烧的时间12分钟者为1级。到开始燃烧的时间715秒钟者为4级。级别的数字越大，材料越容易燃烧。UL Yellow CardHAI高电流弧的发火性高电流弧的发火性高电流电弧在试片旁边飞过。根据到燃烧为止所需要的飞过次

29、数，将材料难燃性分级。级别数字越小，材料越难以燃烧。RTI相对保证温度相对保证温度是UL保证材料使用的最高温度。单位为。有时也只标注为TI（保证温度）。Elec表示对于电气特性的TI；imp表示有冲击负荷时的TI；str表示静态下的TI。IEC国际电气化标准会议国际电气化标准会议是电气领域中的国际标准化组织。相当于非电气领域的ISO、通信领域的ITU。GWIT灼热丝发火温度灼热丝发火温度是Glow wire ignition temparature的缩略语，是IEC规定的燃烧性指标之一。GWFI灼热丝燃烧指数灼热丝燃烧指数是Glow wire flammability index的缩略语，是I

30、EC规定的燃烧性指标之一。CTI相比耐漏电起痕指数相比耐漏电起痕指数是Comparative tracking index的缩略语，是表示耐漏电性的指标。在对绝缘物表面施加电压的状态下，使电解液滴落于电极间的成型品表面，评价到何电压为止不发生漏电破坏。按照耐压值从0到5进行分级。数字越小，耐漏电性越高。UL Yellow CardPTI保证耐漏电起痕保证耐漏电起痕指数指数Proof tracking index的缩略语。试验方法本身与CTI相同。目前，对每一个耐压值从0到5进行分级。PTI与CTI的不同之处在于：CTI改变施加的电压，求得材料的最大耐压值，从而决定起痕指数。而PTI所试验的电压

31、是一个点，只表示该点是否能耐受住电压。换言之，假设PTI为150V，则说明该材料的漏电起痕性能耐受到150V，而且实际中可能比该值还高。另一方面，由于CTI求的是最大耐压值，不会具有大于标注值的实力。HVTR高伏特电弧起痕高伏特电弧起痕速度速度High voltage arc tracking rate的缩略语。表示单位时间内痕迹行进的距离。以数值分级，数值越小，行进速度就越慢。D495ASTM-D495ASTM制定的耐电弧性标准。IEC:BPIEC版球压温度版球压温度IEC制定的标准之一。除了少数装置与通常的球压温度不同之外，其它装置基本相同。UL Yellow CThe EndThank You For Your AttentionTHANKS!