塑料性能質(zhì)量檢測(cè)及測(cè)試儀器

1、塑 料 測(cè) 試 李尚禹,塑 料 測(cè) 試,一、塑料產(chǎn)品性能概述二、塑料測(cè)試項(xiàng)目概述三、塑料測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)四、塑料測(cè)試項(xiàng)目解析,一、塑料性能概述,塑料的特點(diǎn)：質(zhì)輕 --- 與傳統(tǒng)的金屬、玻璃、陶瓷等材料相比它的突 出特點(diǎn)是質(zhì)輕，同時(shí)它還是是熱、電的不良導(dǎo)體。強(qiáng)度 --- 剛度雖低于金屬，但比強(qiáng)度、比剛度卻接近或 超過金屬。韌性 --- 韌性明顯優(yōu)于玻璃和陶瓷

2、、部分塑料的韌性可 接近或高于金屬。粘彈---對(duì)外加載荷的響應(yīng)，金屬、玻璃、陶瓷都是彈性 （線性）的，塑料卻是粘彈性（非線性）的。,溫度 --- 金屬、玻璃、陶瓷的力學(xué)性能在較大范圍內(nèi)受 溫度影響較小，塑料對(duì)溫度卻很敏感。濕度 --- 濕度對(duì)金屬、玻璃、陶瓷的力學(xué)性能基本無影 響，對(duì)塑料的影響卻很明顯。加載速率 --- 加載速率對(duì)金屬等的力學(xué)性能有影

3、響，對(duì) 塑料力學(xué)性能影響則更大。腐蝕 --- 金屬大都存在銹蝕問題，許多塑料卻是優(yōu)異的 防腐耐蝕材料。老化 --- 金屬、玻璃、陶瓷皆無老化問題，塑料在大氣 環(huán)境中卻存在老化問題。,不同材料為什么會(huì)有性能差別？,塑料與金屬等材料性能上的不同，源于它們化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)的不同。由于塑料在分子結(jié)構(gòu)上與其他材料不同，所以使其具有特殊的性能和不可代替的應(yīng)用領(lǐng)域。由于它們結(jié)構(gòu)的特殊之處，所以其表征（結(jié)

4、構(gòu)）和測(cè)試（性能）也有許多特點(diǎn)。,表征和測(cè)試的概念,“表征” 常用于評(píng)價(jià)塑料的分子結(jié)構(gòu)特性。 表征手段如：GPC、X光衍射、NMR、MS、UV、IR、DSC、TGA等?！皽y(cè)試” 則用于塑料對(duì)外加負(fù)荷、環(huán)境等作用所引起的響應(yīng)行為的評(píng)價(jià)。 “測(cè)試”并非僅限于塑料樹脂性能的測(cè)試。除了測(cè)試樹脂之外，還常常測(cè)試樹脂制成品塑料制件的性能，以保證合適的最終產(chǎn)品使用性能的要求（檢測(cè)）。,表征與測(cè)試作用,表征對(duì)材料結(jié)

5、構(gòu)的確定和性能預(yù)測(cè)非常重要： 分子量、分子量分布、立構(gòu)規(guī)整度、支化或化學(xué)不均勻性、形態(tài)特性（如結(jié)晶度）。 表征數(shù)據(jù)的分析主要是為了建立結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，這對(duì)于材料性能預(yù)測(cè)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說是非常重要的。測(cè)試對(duì)于材料的性能了解及產(chǎn)品設(shè)計(jì)非常重要： 產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)一般只是單點(diǎn)數(shù)據(jù)，這對(duì)于材料的初步篩選與比較己是足夠了，然而，這些數(shù)據(jù)對(duì)于設(shè)計(jì)和工程分析，從

6、理論上則是不夠的，因?yàn)檫@數(shù)據(jù)與產(chǎn)品最終使用性能的關(guān)系不大，而且極難從中看出在實(shí)際應(yīng)用中如何用好這種材料。,塑料表征和測(cè)試的必要性：評(píng)價(jià)材料的性能，以確定其對(duì)所需應(yīng)用的適用性；評(píng)價(jià)材料是否滿足有關(guān)安全規(guī)定等要求；評(píng)估各批產(chǎn)品之間質(zhì)量及其一致性；滿足用戶對(duì)材料的專門評(píng)價(jià)。,材料的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用：材料性能評(píng)價(jià)包括結(jié)構(gòu)－性能之間的關(guān)系以及比較一種產(chǎn)品與另一種產(chǎn)品的使用特性。對(duì)于新產(chǎn)品的開發(fā)了解結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系可深入探求

7、其使用性能，以便決定是否進(jìn)一步投入、開發(fā)。了解材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對(duì)于材料（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)是很重要的。而材料（產(chǎn)品）之間的性能比較對(duì)于尋找適合的材料是必要的。,舉例：零配件裝配設(shè)計(jì)與材料性能及應(yīng)關(guān)注的測(cè)試項(xiàng)目,搭扣配合：拉伸模量 正割模量 蠕變模量 剪切模量泊松比 拉伸屈服應(yīng)力 摩擦系數(shù) 螺栓連接：壓縮強(qiáng)度 拉伸蠕變破裂應(yīng)力 拉伸蠕變應(yīng)變 應(yīng)力松弛,螺紋連接：剪切強(qiáng)度 摩擦系數(shù) 拉伸屈服應(yīng)力 壓配合：拉伸模量 壓縮模量

8、 蠕變模量 泊松比 壓縮強(qiáng)度 拉伸屈服應(yīng)力 拉伸蠕變 破裂應(yīng)力 應(yīng)力松弛可焊接性：剪切強(qiáng)度 密度 摩擦系數(shù) 導(dǎo)熱率 比熱 結(jié)晶熔融溫度,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（無定形材料）熔融溫度（半結(jié)晶材料）熔融熱焓（半結(jié)晶材料）磨擦系數(shù)導(dǎo)熱率 比熱 熔體粘度單軸拉伸粘度結(jié)晶溫度（半結(jié)晶材料）結(jié)晶熱焓（半結(jié)晶材料）結(jié)晶動(dòng)力學(xué)（半結(jié)晶材料）,舉例：材料擠出成型中應(yīng)關(guān)注的測(cè)試項(xiàng)目,二、塑料測(cè)試項(xiàng)目概

9、述,1，塑料性能分類2、塑料測(cè)試項(xiàng)目,塑料性能分類,結(jié)構(gòu)表征物理、化學(xué)性質(zhì)；力學(xué)性能；熱性能；電性能；老化性能；流變性能;透過性能；光學(xué)性能；磁學(xué)性能;生物學(xué)性能;元素分析。,塑料測(cè)試項(xiàng)目,1、結(jié)構(gòu)表征測(cè)試項(xiàng)目,近程結(jié)構(gòu)測(cè)試（化學(xué)法、裂解色譜法、紅外光譜法、X射線衍射法、核 磁共振法、質(zhì)譜法）晶體參數(shù)測(cè)定（ X射線衍射法）結(jié)晶度

10、測(cè)試 （紅外光譜法、密度法、 X射線衍射法）取向度測(cè)定 （熱導(dǎo)法、廣角X射線衍射法、聲速各向異性法、光學(xué)雙 折射發(fā)、紅外二向色性）,塑料測(cè)試項(xiàng)目,1、結(jié)構(gòu)表征測(cè)試項(xiàng)目,分子運(yùn)動(dòng)測(cè)定（膨脹計(jì)法、差示掃描量熱法、力學(xué)松弛法、介電松弛 法、 核磁共振法）相對(duì)分子量和相對(duì)分子量分布測(cè)定（膜滲透壓法、光散射

11、 法、黏度法、質(zhì)譜法。沉淀分級(jí)、溶解分級(jí)、梯度淋洗分級(jí)、超 速離心沉降速度法、體積排阻色譜法（SEC）、電子顯微鏡法）交聯(lián)度測(cè)定（溶脹法）,密度和相對(duì)密度測(cè)定： 浸漬法、比重瓶法、浮沉法、密度梯度法。吸水性及水含量：試樣在經(jīng)過下燥后，在規(guī)定的試樣尺寸、規(guī)定的溫

12、 度、規(guī)定的浸水時(shí)間下的吸水量。耐化學(xué)藥品性：塑料耐酸、耐堿、耐溶劑和其他化學(xué)品的能力。溶解性和黏度：溶解法、毛細(xì)管法、落球法。透氣性和透濕性：壓差法、杯試法、,2、物理、化學(xué)測(cè)試項(xiàng)目,3、力學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,拉伸性能測(cè)定；應(yīng)變、應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性 模量、屈服點(diǎn)。② 彎曲性能測(cè)定；撓度、彎曲應(yīng)力、彎曲強(qiáng)度、彎矩、彎曲彈

13、 性模量。③ 壓縮性能；壓縮應(yīng)力、壓縮應(yīng)變、壓縮形變、壓縮強(qiáng)度、壓縮 模量、細(xì)長(zhǎng)比。④ 剪切性能；按受力形式：?jiǎn)蚊胬旒羟?、單面壓縮剪切、雙面 壓縮剪切、純剪切。剪切應(yīng)力、剪切強(qiáng)度、層間剪切強(qiáng)度、 緞紋剪切強(qiáng)度、屈服剪切強(qiáng)度、剪切彈性模量。,3、力學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,⑤ 沖擊性能；

14、 一般：擺錘沖擊、落球沖擊、高速拉伸沖擊。 按溫度：常溫沖擊、低溫沖擊、高溫沖擊。 按受力狀態(tài)：彎曲沖擊、拉伸沖擊、扭轉(zhuǎn)沖擊、剪切沖擊。 按能量和沖擊次數(shù)：大能量一次沖擊、小能量的多次沖擊。 擺錘沖擊（簡(jiǎn)支梁沖擊、懸臂梁沖擊）無缺口沖擊強(qiáng)度、有 缺口沖擊強(qiáng)

15、度、相對(duì)沖擊強(qiáng)度。 落錘沖擊；（梯度法）落錘沖擊強(qiáng)度。 高速拉伸沖擊；速度大于500mm/min 儀器化沖擊；沖擊全過程力、時(shí)間、形變、能量關(guān)系。 跌落沖擊；直接測(cè)試方法，分水平墜落和角墜落。,3、力學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,蠕變及應(yīng)力松弛性能； 拉伸蠕變、壓縮蠕變、彎曲蠕變、 剪切蠕變。

16、蠕變應(yīng)力、蠕變應(yīng)變、蠕變模量、蠕變極限強(qiáng)度。 應(yīng)力松弛性能；杠桿法⑦ 硬度試驗(yàn)； 是彈性、塑性、韌性綜合， 分三類:A、耐球形頂針壓入：布氏、維氏、努普、巴科爾、邵 氏、球壓痕硬度。 B

17、、對(duì)尖頭的抗劃痕性：比爾鮑姆、莫斯硬度 C、回彈性：邵氏、洛氏硬度,3、力學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,疲勞試驗(yàn)； 施加負(fù)荷方式分拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、組合應(yīng)力疲勞試驗(yàn)。 應(yīng)力應(yīng)變大小分為應(yīng)力振幅一定和應(yīng)變振幅一定及變動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)。 恒定振幅法（ASTM）

18、 橡膠疲勞（受力、熱）壓縮屈撓實(shí)驗(yàn)、屈撓疲勞實(shí)驗(yàn)、伸張疲勞試驗(yàn)、回轉(zhuǎn)屈撓疲勞實(shí)驗(yàn)。,3、力學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,⑨摩擦及磨耗實(shí)驗(yàn)； 摩擦系數(shù)測(cè)定、磨耗性能測(cè)定、塑料摩擦磨損試驗(yàn)。 橡膠摩擦；恒牽引力式摩擦、拉伸式恒牽引力式摩 擦、擺式摩擦。 橡膠磨耗；磨損磨耗、疲勞磨耗、卷曲磨耗、邵坡

19、 爾磨耗、阿克隆磨耗、蘭伯磨耗。,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目,熱穩(wěn)定性；尺寸穩(wěn)定性、負(fù)荷下熱變形溫度、線性收 縮率、失強(qiáng)溫度、線性膨脹率。熱物理性；玻璃化溫度、熔點(diǎn)或軟化溫度（毛細(xì)管法 、偏光顯微鏡法）、熱導(dǎo)率、比熱容。③ 流動(dòng)性；熔體流動(dòng)速度（MFR

20、）、凝膠點(diǎn)。耐寒性；失強(qiáng)溫度、低溫脆化溫度、低溫伸長(zhǎng)保留率 、橡膠低溫鋼性溫度(吉門扭轉(zhuǎn)儀)。⑤ 溫度沖擊；溫度沖擊試驗(yàn)。,5、電性能測(cè)試項(xiàng)目,①絕緣性能；介電強(qiáng)度（擊穿電壓）、介電常數(shù)、介電 損耗、體積電阻率、表面電阻率。② 耐電弧性；抵抗高壓電弧能力。,6、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,自然老化試驗(yàn)；大氣老化試驗(yàn)、光解性塑料戶外

21、暴露 實(shí)驗(yàn)、硫化橡膠自然儲(chǔ)存老化試驗(yàn)、。熱老化試驗(yàn)；常壓法熱老化試驗(yàn)、高壓氧和高壓熱空 氣老化試驗(yàn)、恒定濕熱條件下的暴露實(shí)驗(yàn)。③ 硫化橡膠耐臭氧老化試驗(yàn)；耐臭氧老化試驗(yàn)。④ 人工天候老化試驗(yàn)；人工天候老化試驗(yàn)。光老化試驗(yàn)；人工加速光老化試驗(yàn)、紫外老化試驗(yàn)、 紅外老化試驗(yàn)、陽(yáng)光間接暴露試驗(yàn)、時(shí)間溫度極限測(cè)定。,7、流變性能測(cè)試

22、項(xiàng)目,剪切黏度；毛細(xì)管擠出法、錐板黏度法、同軸圓筒黏 度計(jì)法。拉伸黏度；梅斯納法。③ 熔體彈性；彈性剪切模量、拉伸彈性。,8、透過性能測(cè)試項(xiàng)目,氣體透過性；空氣透氣量測(cè)試、透濕量測(cè)試。液體透過性；透水試驗(yàn)。,9、光學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,折光性能；折射儀法、顯微鏡法。透光性能；透光率、霧度。,10、磁學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,有機(jī)磁性高聚物磁性,11、生物學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,微生物降解性能；降解性能測(cè)試?？咕阅?/p>

23、；抗細(xì)菌性能測(cè)試、抗霉菌性能測(cè)試。③ 生物體降解性能；生物體內(nèi)自吸收測(cè)試。,12、元素分析,聚合物內(nèi)不同種類元素分析； ICP、原子熒光、X射線能譜儀、原子吸收等。,三、塑料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),主要的標(biāo)準(zhǔn)ASTM ― 美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)AFNOR ― 法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)BSI ― 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)DIN ― 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)JlS ― 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ISO ― 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)IEC ― 國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)標(biāo)

24、準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)―巴斯夫、大眾、通用、豐田等。,塑料的主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照,塑料的主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照,塑料的主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照（加工）,塑料的主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照（加工）,塑料的主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照（表征）,塑料的主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照（物理、化學(xué)）,四、塑料測(cè)試項(xiàng)目解析,解析重點(diǎn)： 測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試目的、與材料化學(xué) 結(jié)構(gòu)的關(guān)系、相關(guān)定義、測(cè)試原理、使 用儀器簡(jiǎn)介。,,1、結(jié)構(gòu)表征 ①進(jìn)程結(jié)構(gòu)測(cè)試

25、； 目的：結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、鍵接方式、立體構(gòu)型、序 列、雜質(zhì)。 方法：化學(xué)法、裂解色譜法、紅外光譜法、X射線衍射 法、核磁共振法、質(zhì)譜法。 設(shè)備：,①,,1、結(jié)構(gòu)表征 ②晶體參數(shù)測(cè)定； 目的：判斷高聚物是否結(jié)晶、確定晶系、晶胞參數(shù)。形成晶態(tài)后性質(zhì)變化。 方法：光學(xué)顯微鏡、x射線衍射法。

26、 設(shè)備：,①,,1、結(jié)構(gòu)表征 ③結(jié)晶度測(cè)試 ； 目的：判斷高聚物結(jié)晶部分含量。與性能關(guān)系大。 方法：紅外光譜法、密度法、 X射線衍射法。 設(shè)備：,①,,1、結(jié)構(gòu)表征 ④取向度測(cè)定； 目的：分子鏈、鏈段、晶粒、晶片取向度對(duì)材料拉伸性 能及韌性都有影響。 方法：熱導(dǎo)法、廣角X射線衍射法、聲速各向異性法、

27、 光學(xué)雙折射發(fā)、紅外二向色性。 設(shè)備：,①,,1、結(jié)構(gòu)表征 ⑤分子運(yùn)動(dòng)測(cè)定； 目的：高聚物分子運(yùn)動(dòng)將影響其熱力學(xué)性能、力學(xué)性能 、電磁性能。 方法：膨脹計(jì)法、差示掃描量熱法、力學(xué)松弛法、介電 松弛法、 核磁共振法。 設(shè)備：,①,,1、結(jié)構(gòu)表征 ⑥相對(duì)分子量和相對(duì)分子量分布測(cè)定；

28、 目的：高聚物分子量及其分布影響其熱力學(xué)性能，如拉伸沖擊。同 時(shí)還影響其加工性能（相對(duì)分子量大，影響流變，溶液，加 工。） 方法：膜滲透壓法、光散射法、黏度法、質(zhì)譜法。沉淀分級(jí)、溶解 分級(jí)、梯度淋洗分級(jí)、超速離心沉降度法、體積排阻色譜法 （SEC）、電子顯微鏡法。

29、設(shè)備：,①,,1、結(jié)構(gòu)表征 ⑦相對(duì)分子量和相對(duì)分子量分布測(cè)定； 目的：高聚物分子量及其分布影響其熱力學(xué)性能，如拉伸沖擊。同 時(shí)還影響其加工性能（相對(duì)分子量大，影響流變，溶液，加 工。） 方法：膜滲透壓法、光散射法、黏度法、質(zhì)譜法。沉淀分級(jí)、溶解 分級(jí)、梯度淋洗分級(jí)、超速離心沉降度法、體積排阻色譜法

30、 （SEC）、電子顯微鏡法。 設(shè)備：,①,,2、物理、化學(xué)性質(zhì) ①密度和相對(duì)密度測(cè)定； 目的：重要指標(biāo)，產(chǎn)品鑒別、分類、命名、劃分牌號(hào)、質(zhì)量控制。 方法：浸漬法、浮沉法、密度柱法。 設(shè)備：自配 ②吸水性及含水量； 目的：吸水后影響電絕緣性能、模量減小、尺寸增大。 含親水基團(tuán)多的材

31、料吸水性較大，如：羥基、酰 胺基。僅含碳、氫材料吸水性小，如：PE、PP。 方法：烘干法。 設(shè)備：自配,①,,2、物理、化學(xué)性質(zhì) ③耐化學(xué)藥品； 目的：在各種化學(xué)制品條件下材料的性能變化。 方法：浸漬法。 設(shè)備：自配 ④溶解性和黏度； 目的：了解化學(xué)組成，等規(guī)度、分子量、結(jié)晶度大的差

32、 。例如；交聯(lián)只能溶脹不溶解。黏度控制聚合度 指標(biāo)。 方法：毛細(xì)管法、落球法。 設(shè)備：自配,①,,2、物理、化學(xué)性質(zhì) ⑤透氣性、透濕性； 目的：測(cè)試各種材料在規(guī)定厚度下的薄膜透氣、透濕性 能。 方法：壓差法（透氣）、杯試法（透濕）。

33、設(shè)備：透氣儀、透濕杯。,①,,3、力學(xué)性能 ① 拉伸性能； 目的：幾乎所有材料都要考慮拉伸性能，決定材料的適 用場(chǎng)合。例如：PA高強(qiáng)度 方法：GB/T1040 設(shè)備：電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。 廠商：國(guó)內(nèi)：長(zhǎng)春、廣州、 山東 國(guó)外：

34、德國(guó) 紫微克、 日本 島津,①,,3、力學(xué)性能 ② 彎曲性能； 目的：幾乎所有材料都要考慮彎曲性能，生產(chǎn)上常用彎 曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)塑性形變大小。 方法：GB/T 1696 設(shè)備：彎曲試驗(yàn)機(jī)。,①,,3、力學(xué)性能 ③ 壓縮性能； 目的：幾乎所有材料都要考慮壓縮性能，主要

35、用于質(zhì)量 控制和工程設(shè)計(jì)。 方法：壓縮法 設(shè)備：壓力試驗(yàn)機(jī)。,①,,3、力學(xué)性能 ④ 沖擊性能； 測(cè)量材料在高速狀態(tài)下的韌性，而在拉伸試驗(yàn)中的韌性材料在 沖擊時(shí)可能是脆的，所以沖擊試驗(yàn)作為此案韌性的指標(biāo)被列入 檢驗(yàn)范圍，不是基本參數(shù)。 A、高速拉伸沖擊

36、 衡量韌性最好的試驗(yàn)方法，國(guó)內(nèi)沒有設(shè)備生產(chǎn)廠商 沒有推廣。 B、擺錘沖擊 簡(jiǎn)支梁沖擊和懸臂梁沖擊 目的：原本評(píng)價(jià)金屬材料的延展性，缺點(diǎn)：不同厚度的樣品數(shù)據(jù)不 能比較。是衡量有缺口和無缺口的斷裂強(qiáng)度，不同材料是不 同的。 方法： GB/T 1

37、043 設(shè)備：擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)。,①,,3、力學(xué)性能 ④ 沖擊試驗(yàn)； C、落錘沖擊 梯度法的試驗(yàn)方法，制品沖擊點(diǎn)的選擇很重要，對(duì)結(jié)果影響大， D、儀器化沖擊 可提供有關(guān)延展性、動(dòng)態(tài)韌性、斷裂和屈服載荷等數(shù)據(jù)的沖擊試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)目前該類設(shè)備較少應(yīng)用也較少。,①,,3、力學(xué)性能 ⑤ 剪切試驗(yàn)； 目的：是材料重要

38、特征，衡量材料承受剪切力的能 力。是材料內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)情況的反應(yīng)。 方法: 穿孔剪切試驗(yàn)、層間剪切試驗(yàn),①,,,,,,3、力學(xué)性能 ⑥ 蠕變和應(yīng)力松弛； 目的：是材料重要特征，控制材料蠕變性能就意味著很好的控制了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)受力產(chǎn)品時(shí)要考慮材料的蠕變和應(yīng)力松弛特性。 蠕變和松弛與溫度、壓力、分

39、子量、交聯(lián)狀況、共聚增塑、結(jié)晶程度、分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 方法: 拉伸、壓縮、剪切蠕變 儀器：懸掛式拉伸蠕變儀、杠桿式拉伸應(yīng)力松弛儀。 例如：精密的機(jī)械零件必須采用蠕變小的工程塑料制 造；相反聚四氟乙烯的蠕變性很大，利用這一 特點(diǎn)可以用作很好的密封材料。,①,,3、力學(xué)性能

40、 ⑦ 硬度試驗(yàn)； 目的：是材料重要特征，綜合指標(biāo)，通過硬度可以間接了解材料的力學(xué)性能 ，如磨耗、拉伸強(qiáng)度。與結(jié)晶度材料種類有關(guān)。 方法: 拉伸、壓縮、剪切蠕變 儀器：懸掛式拉伸蠕變儀、杠桿式拉伸應(yīng)力松弛儀。 例如：精密的機(jī)械零件必須采用蠕變小的工程塑料制 造；相

41、反聚四氟乙烯的蠕變性很大，利用這一 特點(diǎn)可以用作很好的密封材料。,①,,3、力學(xué)性能 ⑧ 疲勞試驗(yàn)； 多次彎折斷裂-疲勞，所有材料都有，機(jī)理不清楚，造成事故， 高聚物歷史短，數(shù)據(jù)少，今后研究重點(diǎn)。 定義：在交變的周期周期性應(yīng)力或頻繁的重復(fù)應(yīng)力作用下導(dǎo)致材

42、 料力學(xué)性能減弱或破壞。 目的：考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)中承受周期性應(yīng)力的部件，如減震膠圈。 方法: ASTM D671-71 彎曲疲勞 儀器：疲勞試驗(yàn)機(jī)。 其他：橡膠疲勞采用屈撓疲勞，看龜裂。壓縮屈撓、屈撓疲勞、 伸展疲勞、回轉(zhuǎn)疲勞（電纜）。,①,,3、力學(xué)性能 ⑨ 摩擦

43、劑摩擦性能試驗(yàn)； 在摩擦條件下使用的材料，齒輪、軸承、導(dǎo)軌等。摩擦好的有 PA\PE\POM耐磨，摩擦系數(shù)低。磨耗指在摩擦中表面損失的 性能。 目的：考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)中承受摩擦的部件，材料本身的性質(zhì)。 分類：靜摩擦、動(dòng)摩擦（狀態(tài)），滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦（運(yùn)動(dòng)）

44、 ，干摩擦、濕摩擦（表面潤(rùn)滑） 。 儀器：摩擦試驗(yàn)機(jī)、磨耗儀。 其他：橡膠摩擦采用擺式摩擦、拉伸式橫牽引力摩擦。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 對(duì)材料熱性能評(píng)價(jià)，反映出材料本身分子熱運(yùn)動(dòng)的規(guī) 律。同時(shí)對(duì)其加工和產(chǎn)品設(shè)計(jì)起至關(guān)重要的作用。①熱穩(wěn)定性；尺寸穩(wěn)定性、負(fù)荷下熱變形溫度、線性收縮率、失強(qiáng)溫度、線性膨脹率。A、尺寸穩(wěn)定性：加工中長(zhǎng)鏈分

45、子被拉伸、剪切、壓縮、熔體流動(dòng)中產(chǎn)生定向和結(jié)晶，冷卻后鏈段總是要回復(fù)原來的狀態(tài)，從而使制品尺寸變化，時(shí)常發(fā)生的是收縮。 方法：高低溫或高低溫沖擊后測(cè)量尺寸變化。 設(shè)備：三坐標(biāo)、激光尺寸測(cè)定儀。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ①熱穩(wěn)定性； B、負(fù)荷下熱變形溫度：該指標(biāo)只是控制產(chǎn)品質(zhì)量，并非 產(chǎn)品最高使用溫度。最高使用溫度要考慮制品的使用 條件和受力情況等。

46、 原理：在規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下，使試樣彎曲形變到一定程 度的溫度。 儀器：負(fù)荷熱變形溫度儀,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ①熱穩(wěn)定性； C、線性收縮率：測(cè)定產(chǎn)品模塑后的收縮情況，收縮率（試樣和腔體間的變化率）、后收縮率（試樣與溫度處理后的尺寸變化率）。 測(cè)試：在規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)試模塑前后的產(chǎn)品尺寸變化。 D、失強(qiáng)溫度：樣條在恒定重力下斷裂的溫度

47、。 加相同的砝碼比較。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ①熱穩(wěn)定性； E、線性膨脹率：不同材料熱脹冷縮不同，通常用膨脹系數(shù)表示膨脹和 收縮的程度。分為某一溫度點(diǎn)的膨脹系數(shù)和某一溫度 區(qū)間的膨脹系數(shù)（平均線膨脹系數(shù)）。指標(biāo)對(duì)于鑒

48、定 產(chǎn)品質(zhì)量和材料設(shè)計(jì)都有著重要意義。 定義：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度材料每升高1℃平均的伸長(zhǎng)量。 測(cè)試：試樣加溫測(cè)量伸長(zhǎng)量與溫度的關(guān)系。 方法：連續(xù)升溫法、兩端點(diǎn)溫度法。 設(shè)備：石英管立式膨脹計(jì),①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ② 熱物理性； 熔點(diǎn)或軟化溫度（毛細(xì)管法、偏

49、光顯微鏡法）、熱 導(dǎo)率。 A、熔點(diǎn)（軟化溫度）：固到液轉(zhuǎn)變溫度高聚物受熱融化 熔點(diǎn)不明顯（晶態(tài)與非晶態(tài)共存）。 方法：毛細(xì)管法：加熱毛細(xì)管中樣品變透明式的溫度。 偏光顯微鏡法：當(dāng)晶體融化時(shí)，晶體的雙折射作

50、 用消失時(shí)的溫度。 兩種方法結(jié)果不能比較。 設(shè)備：熔點(diǎn)儀、偏光顯微鏡。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ② 熱物理性； B、熱導(dǎo)率：熱量從一個(gè)物體到另一個(gè)物體，或一個(gè)物 體內(nèi)部從一段到另一端叫熱傳導(dǎo)。絕熱材料 的主要指標(biāo)。

51、 方法：穩(wěn)態(tài)法、非穩(wěn)態(tài)法。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ③ 流動(dòng)性；熔體流動(dòng)速率（MFR）、凝膠點(diǎn)。 A、熔體流動(dòng)速度：判斷熱塑性塑料處于熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性。同 時(shí)還可以判斷聚合物的分子量大小和分布，以及交聯(lián)程度為加 工工藝提供依據(jù)。 方法：在規(guī)定的溫度和壓力下600秒鐘從磨口被壓出的

52、質(zhì)量。 設(shè)備：熔體流速儀。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ③ 耐寒性；低溫脆化溫度、低溫伸長(zhǎng)保留率、橡膠低溫鋼性溫度(吉 門扭轉(zhuǎn)儀)。 A、低溫脆化溫度：在規(guī)定的受力形變的條件下，測(cè)量出脆化破壞的溫度。反應(yīng)材料的低溫性能。 方法：在規(guī)定的溫度下，沖頭沖擊試樣，破壞50%的溫度地位低溫脆化溫度。

53、 設(shè)備：沖擊儀、低溫裝置。,①,4、熱性能測(cè)試項(xiàng)目 ④ 溫度沖擊性；溫度沖擊試驗(yàn)。 測(cè)量材料在溫度大幅度迅速變化條件下的變化。拉伸、尺寸等參數(shù)變化。 方法：在規(guī)定的溫度下反復(fù)沖擊試樣后測(cè)量樣品各種性能的一種評(píng)價(jià)方式。 設(shè)備：溫度沖擊試驗(yàn)機(jī)。,①,,5、電學(xué)性能 高分子材料在一定的電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但隨著電

54、 壓的升高性能會(huì)下降，當(dāng)升高到一定電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生局 部導(dǎo)電，此時(shí)稱為擊穿。 機(jī)理復(fù)雜，與溫度相關(guān)。 當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí)與溫度無關(guān)，但高于這個(gè)溫度會(huì)隨 溫度上升迅速下降。擊穿強(qiáng)度不隨溫度變化的擊穿稱 為電擊穿，隨溫度變化稱為熱擊穿。,①,,5、電學(xué)性能①絕緣性能；介電強(qiáng)度（擊穿電壓）、介電常數(shù)、介電損耗、絕緣電阻率。 A、介電強(qiáng)度（擊穿電壓）

55、 定義：造成聚合物材料介電破壞時(shí)的最大電壓。 介電強(qiáng)度越高絕緣越好。 方法：短時(shí)法（勻速加壓）、低速升壓法（預(yù)測(cè) 電壓的一半勻速加壓）,①,,5、電學(xué)性能①絕緣性能；介電強(qiáng)度（擊穿電壓）、介電常數(shù)、介電損耗、絕緣電阻率。 B、介電常數(shù) 定義：在單位電場(chǎng)

56、中，單位體積積蓄的靜電能量大 小。常數(shù)大蓄靜電能的能力強(qiáng)，在電場(chǎng)中的極 性大。 方法：高頻高壓電橋法、變電納法、諧振升高法、變 壓器電橋法。,①,,5、電學(xué)性能①絕緣性能；介電強(qiáng)度（擊穿電壓）、介電常數(shù)、介電損耗、絕緣電阻率。 C、絕緣電阻率

57、 定義：電阻率低于106Ω.cm-導(dǎo)體、 106Ω.cm—109Ω.cm-半導(dǎo)體、 大于1109Ω.cm為絕緣體. 方法：GB 1410。,①,,5、電學(xué)性能 ② 耐電弧性；。 定義：抵抗高壓電弧引起質(zhì)變（化學(xué)結(jié)構(gòu)）的能力。一般用電弧焰在材料表面引起碳化至表面導(dǎo)電所

58、需時(shí)間表示。 材料表面產(chǎn)生碳導(dǎo)通電路。 材料表面產(chǎn)生龜裂。 設(shè)備：耐電弧儀,①,6、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,老化時(shí)高聚物在光、熱、氧化、生物等條件下失去原有性能的過程稱為老化。分為自然老化、熱老化、臭氧老化、人工氣候老化。① 自然老化試驗(yàn)；大氣老化試驗(yàn)、光解性塑料戶外暴露 實(shí)驗(yàn)、硫化橡膠自然儲(chǔ)存老化

59、試驗(yàn)。 都是在自然環(huán)境下老化試驗(yàn) 。 A、大氣老化試驗(yàn)： 將試樣至于自然環(huán)境中長(zhǎng)期暴露，之后對(duì)其性能 評(píng)價(jià)的方法。 方法：世界各國(guó)均有自己的方法，GB/T3681。 該方法是人工加速老化的基礎(chǔ)，印證其結(jié)果。 試驗(yàn)場(chǎng)：全世界各地區(qū)均有，海南。亞太拉斯

60、數(shù)據(jù)庫(kù)。,6、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,B、光解性塑料戶外暴露實(shí)驗(yàn)： 將試樣至于自然環(huán)境中長(zhǎng)期暴露，之后對(duì)其厚度、 質(zhì)量變化、分子量變化、拉伸性能等性能評(píng)價(jià)的方法。 方法基本同自然老化，只是條件有所改變。C、硫化橡膠自然儲(chǔ)存老化試驗(yàn)： 將硫化橡膠至于自然存儲(chǔ)條件下觀察其性能變化。 目的：評(píng)定穩(wěn)定性和存儲(chǔ)期限，找到合理的存儲(chǔ)方法，

61、 驗(yàn)證快速測(cè)定方法的可靠性。,6、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,熱老化試驗(yàn)；常壓法熱老化試驗(yàn)、高壓氧和高壓熱空氣老化試驗(yàn)、恒定濕熱條件下的暴露實(shí)驗(yàn)A、常壓法熱老化試驗(yàn)： 人工模擬加速老化方法，目的在短時(shí)間內(nèi)獲得材料的熱老化性能，方法:GB/T 7141。評(píng)定：目測(cè)粉化、龜裂、斑點(diǎn)、氣泡、變形等，重量變化，拉伸、斷裂、彎曲、沖擊的變化，變色、透光變化，電阻率、介電常數(shù)變化等。B、高壓氧和高壓熱空氣老化試驗(yàn)：

62、 在高壓氧和高壓熱蒸汽條件下觀察其性能變化。其他方面同常壓。,6、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,熱老化試驗(yàn)；C、恒定濕熱條件下的暴露實(shí)驗(yàn)： 恒定濕熱條件下老化方法，在恒定條件下材料老化更明顯。 方法:GB/T 12000。 評(píng)定：目測(cè)粉化、龜裂、斑點(diǎn)、氣泡、變形等，重量變化，拉伸、斷裂、彎曲、沖擊的變化，變色、透光變化，電阻率、介電常數(shù)變化等。,6、

63、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,③硫化橡膠耐臭氧老化試驗(yàn)； 在含有一定濃度臭氧的空氣和一定溫度下無光線環(huán)境中的硫化橡膠的老化性能。 評(píng)定：目測(cè)龜裂。,6、老化性能測(cè)試項(xiàng)目,④人工天候老化試驗(yàn)； 為了縮短人工天候老化時(shí)間模擬自然氣候而設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法。分為碳弧燈老化試驗(yàn)、氙燈老化試驗(yàn)、紫外燈老化試驗(yàn)。 原理：在不同溫度、噴淋時(shí)間、光源和輻照情況下考察材料的老化性能。,

64、7、流變性能測(cè)試項(xiàng)目 研究流變性能對(duì)于聚合物加工、合理設(shè)計(jì)、正確操作從而獲得良好制品有著重要的意義。對(duì)于擠、注、吹、熔有著重要的指導(dǎo)意義。 ①剪切黏度；A、毛細(xì)管擠出法：采用活塞加壓，使材料從毛細(xì)管擠出。采用此方法還可以觀察到材料擠出脹大和熔體的不穩(wěn)定流動(dòng)，預(yù)測(cè)加工中可能發(fā)生的密度和熔體結(jié)構(gòu)的變化。B、錐板黏度法：使用錐版黏度計(jì)，優(yōu)點(diǎn)：熔體剪切速率一致，試樣裝填方便。C、同軸圓筒黏度計(jì)法：樣料填裝在兩個(gè)滾筒

65、之間，特點(diǎn)：測(cè)量低粘度液體，剪切速率基本一致。D、落球黏度法：缺設(shè)備時(shí)使用的一種方法。,7、流變性能測(cè)試項(xiàng)目② 拉伸黏度；梅斯納法 拉伸流動(dòng)：流體流動(dòng)的速度方向與速度梯度方向平行。當(dāng)熔體通過截面積不同的區(qū)域時(shí)產(chǎn)生拉伸流動(dòng)，而拉伸黏度影響拉伸流變。 拉伸黏度對(duì)于紡絲、混煉、注塑、吹塑有著重要意義。③ 熔體彈性；彈性剪切模量、拉伸彈性。 熔體彈性：熔體在失去應(yīng)力時(shí)貯存的能量使材料回復(fù)形

66、 變。與制品的外觀、尺寸穩(wěn)定性有密切關(guān)系。,8、透過性能測(cè)試項(xiàng)目,主要測(cè)試薄膜、纖維等材料氣體透過性；空氣透氣量測(cè)試、透濕量測(cè)試。液體透過性；透水試驗(yàn)。,9、光學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,幾乎所有的無定形材料都是透明的，結(jié)晶材料是半透明的，但是結(jié)晶材料的透明度可以通過淬火或無規(guī)共聚的方法來改善。折光性能；折射儀法、顯微鏡法。 主要測(cè)試光線折射角。,10、磁學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,有機(jī)磁性高聚物磁性 特種材

67、料中添加磁性金屬粒子，使高聚物 材料帶有磁性，成為磁性材料。例如：高聚物 鐵磁體。分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型，大多數(shù)結(jié)構(gòu)型 高聚物磁性材料只有在低溫時(shí)才有磁性，目前 還處于研究階段。主要是復(fù)合型。,11、生物學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)目,微生物降解性能；降解性能測(cè)試。 分為：完全降解材料（改性淀粉材料）和破壞性生物降解材料（淀粉改性（或填充）聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS等。） 方法：ISO 17088抗菌性能；

68、抗細(xì)菌性能測(cè)試、抗霉菌性能測(cè)試。 材料中添加抗菌劑，例如：Ag、TiO2 、有機(jī)抗菌劑， 有機(jī)防霉劑等，使其具有抗細(xì)菌和霉菌作用。③ 生物體吸收性能；生物體內(nèi)自吸收測(cè)試。 醫(yī)用自吸收的線、釘。聚羥基乙酸（PGA）聚乙酸（ PLA）聚己內(nèi)酯（PCL）,12、元素分析,聚合物內(nèi)除高聚物本身含有的其他元素分析， 目的防止環(huán)境污染（Rosh），聚合物內(nèi)不同種類 元素分析，如：Pb、Cr、Cb、H