热塑性塑料的主要性能测试方法

热塑性塑料的主要性能测试方法拉伸性(Tensileproperties)-拉伸强度(Ts)和伸长率(Te)弯曲特性(FlexuralProperties)-弯曲强度(Fs)和弯曲模量(Fm)冲击强度(ImpactStrength)阻燃性(Flammability)热变形温度(HeatDeflectionTemperature)流动性(MeltFlowIndex)电性能(ElectricalProperties)洛氏硬度(RockwellHardness)比重(SpecificGravity)模具收缩率(MoldShrinkage)拉伸性能（TensileProperties）拉伸应力：=F/A伸长率：=L/L100%塑料材料的拉伸应力应变曲线拉伸应力应变的计算为了测定高聚物材料的基本物性，对材料施加应力后，测出变形量，求出应力，应力应变曲线是最普通的方法。将样条的两端用器具固定好，施加轴方向的拉伸荷重，直到遭破坏时的应力与扭曲的计算方法即为拉伸试验。拉伸应力(TensileStress)：试片变形前，施加于单位面积上的拉伸力的大小。伸长率(TensileStrain)：试片原本标线间的长度因拉伸力的作用产生的变化。屈服点(YieldPoint)：应力应变曲线中，即使荷重不增加，伸长率也开始上升的时刻称为屈服点。此时的应力为屈服强度(YieldStrength)，此时的变形率为屈服伸长率(ElongationatYield)。拉伸模量(TensileModulus)：在变形率较低的区间，应力与应变通常呈直线变化的关系，此区间的应力与应变的比值（拉伸应力/伸长率）被称为拉伸模量。断裂强度(BreakingStrength)：指断裂点(BreakPoint)上对应的拉伸力。断裂伸长率(ElongationatBreak)：指断裂点(BreakPoint)上对应的伸长率。拉伸强度(TensileStrength)：有屈服点的材料，拉伸强度是指屈服强度；不产生屈服现象的材料，破坏强度即为其拉伸强度。注意：高聚物材料的机械性质，由于其固有的粘弹性，对变形速度或周围环境非常敏感，因此以上物性在高聚物材料进行相对比较后或作为基本选择的标准时使用为佳。以此为基础进行产品设计时应引起注意。测试标准：拉伸试验的标准规格有GB1040、ASTMD638、ISO527，其内容相似。测试设备：电子万能试验机，装有能以一定速度移动的夹具。此器材还适用于压缩、弯曲、剪断等测试。测试速度：因为拉伸速度对材料的拉伸性能测试影响很大，所以必须依据不同材料、不同样条尺寸采取适宜的拉伸速度。GB1040标准的拉伸样条及相关尺寸弯曲性能（FlexuralProperties）将样条放在一定长度的两个支点上，以一定的速度在中间部位施加荷重时变弯，直到引起折断或达到一定弯曲量时的应力于扭曲的计算方法即为弯曲试验。弯曲强度(FlexuralStrength)：以一定速度在样条中心施加作用力，样条破坏或达到5%变形量时的强度。弯曲强度是测定样条发生弯曲产生变形时的抗衡性试验。弯曲模量(FlexuralModulus)：指从样条中心的上部施加的作用力的大小与样条所产生的形变之比。弯曲模量越大，刚性越强，弯曲模量越小，塑料越柔软。测试标准：拉伸试验的标准规格有GB9341、ASTMD790、ISO178，其内容相似。测试设备：电子万能试验机。此器材还适用于压缩、拉伸、剪断等测试。加压速度：加压速度随样条的种类（下图的H&L）及轴的间隔（L）而不同，请参考下表。弯曲强度：Fs=(3Pmaxt)/2bh2弯曲模量：Fm=(t3m)/2bh2其中：b为样条宽度；t为两支点间的距离；m为图表的初期倾斜度；3Pmax为最大荷重（应力）。冲击强度（ImpactStrength）Izod冲击试验仪Charpy冲击试验仪Izod冲击试验和Charpy冲击试验均属摆锤测定法，不同的是Izod冲击试验是将样条的一端垂直夹住，而Charpy冲击试验是将样条两端水平夹住，但基本原理二者相同。高分子材料在一般情况下，遇到冲击较易发生破裂。即同样大小的作用力，当缓慢地作用在高分子样条上时，不会产生破裂，但当突然快速作用时，样条就会破裂。冲击强度表现为样条或制件承受冲击的程度，通常泛指样条在产生破裂前所吸收的能量。冲击强度随样条形态、试验方法及试验条件表现出不同的价值，因此不能归为材料的基本性质。样条的准备Izod冲击样条Charpy冲击样条样条的尺寸阻燃性（Flammability）塑料因其加工容易和价格较低，在许多方面代替金属材料的使用，且具有阻燃性及耐热性等几种特性，但比起金属来，性质较为脆弱，有可能成为引发火灾的原因，因此为了防范于未然，许多国家正在制造各种规格的耐火产品，以此来试验塑料的耐火能力。有关耐火的规格UL94：美国UL(UnderwritersLaboratory)关于塑料的燃烧性的规格，耐火度：5VA5VBV-0V-1V-2HB。IEC707：国际电气技术委员会的耐火安全规格。CSA22.2项目的No.0.6(TestA~J)：应用于加拿大电气、电子产品的树脂耐火规格。最近与UL达成协议，认证UL试验数据，新设UL的5V试验方法，经UL试验后，只需提供试验报告与用于ID试验的样品，无需试验即可注册，UL也可以发行在加拿大销售的树脂类的试验及证书(Certification)。1、水平燃烧试验（HBTest:HorizontalBurningTest）用途：适用于耐火较低的材料的试验，测定燃烧速度样条：12.7cm1.27cm厚度（5个样条）样条存放条件：23C，湿度50%，48小时以上火焰要求：甲烷气体，2.54cm蓝色火苗，燃烧器倾角为45耐火等级厚度3.2mm厚度3.2mmHB燃烧速度3.81cm/分钟燃烧速度7.62cm/分钟2、垂直试验（VerticalTest）用途：适用于耐火材料的试验，测定燃烧时间试验方法：将样条接触火苗10秒钟后移开样条，测定燃烧时间；重复第二次（对5个样条都实施）样条和存放条件：与HB试验相同火焰要求：甲烷气体，蓝色单一火苗，高度2cm耐火等级两次燃烧有焰时间第二次燃烧有焰加无焰时间5个样条两次有焰燃烧总时间滴落物有无引燃脱脂棉V-010s30s50s无V-130s60s250s无V-230s60s250s有3、5V燃烧试验（Bar条型燃烧试验、Plaque板型燃烧试验）条型燃烧（Bar）试验样条和存放条件：与HB试验相同火焰要求：双重火苗（内焰高度3.81cm/外焰高度12.7cm）试验方法：将样条接触火苗5秒钟，然后熄灭火焰5秒钟，测定燃烧时间；重复5次板型燃烧（Plaque）试验样条尺寸：15cm15cm厚度（共3块）试验方法：与条型燃烧相同耐火等级燃烧有焰加无焰时间滴落物有无引燃脱脂棉试片中央是否有烧穿5VA60s无无5VB60s无有备注板型燃烧热变形温度（HeatDeflectionTemperature）将样条固定在热变形仪的支架上，施加规定的荷重，浸入硅油中，以一定的加温速度加热硅油，样条将产生变形。当样条产生0.254mm的变形量时的温度即为热变形温度（HDT）。HDT是塑料的热性能中最具有代表性的数据，HDT越高，材料的耐热性越优秀。HDT测试装置示意HDT试验有两种荷重：A-1.82MPa；B-0.45MPa试验方法：将所需荷重施加在样条上，然后将样条浸入硅油中，预热3~5min，以2°C/min的速度加热油。测定样条下垂量为0.254mm时的温度。传热媒质：硅油（粘度100、比重0.960~0.968、着火点300°C、一年更换一次）样条规格最少有2个以上的样条，必要时使用3个以上尺寸120mm15mm10mm样条成型后需放置40小时以上再进行试验热塑性塑料材料的热变形温度（HDT）随成型条件不同而产生差异，主要依赖于成型时材料的重要结构特征如：分子排向、残留应力、晶体结构、结晶度、填充剂的取向、各向异性等，其变化对样条的尺寸、收缩率、密度产生一定的影响，因应力引起形态的细微结构变化，而导致物性的变化。热变形样条尺寸熔体流动速率（MeltFlowIndex）在规定的温度与荷重下，测定熔融状态下的塑料材料在10分钟内通过某规定模孔的流量，是评价材料相对流动性的参数。熔流指数（MI）越大，材料的流动性越好。MI值越大流动性越好，所以可以成型精密部件，且可以缩短循环时间。按产品的用途，可以选择与耐热性、冲击强度等不同的物性来互补MI值。塑料具有随流动速度和粘度发生变化的特性，因此在高速加工条件下，有可能出现流动性与流动特性不一致的情况，应留意。试验要求：含有挥发性物质及水分的塑料粒必须进行预干燥，不然会引起重复性差和材料的降解。熔流范围(g/10min)建议样品用量(g)时间间隔(min)实测MI(g/10min)0.15~1.02.5~3.06.01.671.0~3.53.0~5.03.03.333.5~105.0~8.01.010.0010~254.0~8.00.520.0025~504.0~8.00.540.00电性能（ElectricalProperties）应用于电气领域的塑料通常均需要具有绝缘性，要求材料有优秀的电性能。绝缘破坏电压高，绝缘电阻大的材料能防止因暴露在外的电流引起电介质的加热现象。塑料如果吸收了水分，会使电性能降低，因此绝缘材料的耐湿性也很重要。热丝着火HotWireIgnition（HWI）高电流电弧着火HighCurrentArcIgnition（HAI）耐电弧ArcResistance比较追踪系数ComparativeTrackingIndex（CTI）高电压电弧追踪速率HighVoltageArcTrackingRate（HVTR）：塑料材料表面流经高电压、高电流时，不形成导电路的承受能力，测定高电压（5200V）下形成导电路的速度（单位时间内形成的导电路的长度）介电强度DielectricStrength：材料对高电压的承受能力，为电性的最大强度，测定材料产生破损时的电压体积电阻率VolumeResistivity：材料内部的阻力程度。在材料的反面施加电压，测定试片的阻力。阻力数值越大，导电性越差，绝缘性越好表面电阻率SurfaceResistivity：材料表面的抗衡程度。在试片表面两个位置之间施加电极，测定试片表面的电阻特性1、热丝着火（HWI）:电器产品过热时，测定可以承受的性能，表示的是通过电热线达到燃点时所需要的时间。HWI（秒）PLC等级120060~120130~60215~3037~154752、高电流电弧着火（HAI）：电器产品的绝缘材料在接触到电弧时，显示引燃阻力的试验。在高电流（32.5A）、低电压（240V，60Hz）下，1分钟产生40次电弧，测定直到引燃时产生电弧的次数。HAI（次数）PLC等级120060~120130~60215~3030~1543、耐电弧ArcResistance：显示为塑料在高电压电弧下的承受能力，测定形成导电路（ConductingPath）且电弧消失时所需时间。耐电弧性是未经污染的干燥状态下的特性，CTI是因电解质而受到污染的环境下的特性。平均时间（秒）PLC等级4200360~4201300~3602240~3003180~2404120~180560~12066074、比较追踪系数（CTI）：在受到污染的状态下，承受电压的程度。此数值越大，在遭污染的环境下，材料的绝缘性能越优秀。作为相对追踪阻力的指数，将电解质（AmmoniumChloride0.1%溶液）每隔30秒滴一滴到试片上，测定滴满50滴时产生蚀痕时的电压。CTI（Volt）PLC等级6000400~6001250~4002175~2503100~17541005洛