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一文讀懂十大塑料性能測(cè)試手段
一、灰分？ 什么是灰分呢？
馬沸爐
灰分：在高溫灼燒時(shí)，聚合物發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無(wú)機(jī)成分（主要是無(wú)機(jī)鹽和氧化物）則殘留下來(lái)，這些殘留物稱(chēng)為灰分。一般改性的產(chǎn)品里面，灰分就是硅石、碳酸鈣、滑石粉、玻纖、鈦白粉等一些無(wú)機(jī)礦物質(zhì)。
測(cè)試方法：煅燒法（燃燒有機(jī)物并在高溫下處理其殘余物直至恒重），在馬沸爐里，600℃進(jìn)行10min燃燒，稱(chēng)量其殘留物。
灰分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)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(cè)定塑料中無(wú)機(jī)物質(zhì)的含量，作為判斷材料真假的一個(gè)依據(jù)以及評(píng)判材料性能的一個(gè)依據(jù)，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。
二、水分的測(cè)試意義？原理？
紅外水分測(cè)試儀
水分：指含在物體內(nèi)部的水。
測(cè)試原理：主要分為：紅外線(xiàn)快速水分測(cè)定和鹵素快速水分測(cè)定
紅外線(xiàn)水分測(cè)試原理：紅外加熱法失重是利用紅外線(xiàn)加熱物體的熱效應(yīng)和強(qiáng)穿透能力，被測(cè)物體的水分快速蒸發(fā)而失重，通過(guò)物體的初始質(zhì)量和物體蒸發(fā)水分后的質(zhì)量的數(shù)據(jù)，獲得被測(cè)物體在某一特定溫度下的含水量。
鹵素快速水分測(cè)定：測(cè)試的計(jì)算公式：設(shè)G為樣品干燥前的重量，g為樣品干燥后的重量；L為樣品含水量，R為樣品干燥；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(cè)試目的：水分含量是影響諸如聚酰胺（PA）和聚碳酸酯（PC）等樹(shù)脂的加工工藝、產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品特性的一個(gè)重要因素。在注塑過(guò)程中,如果使用水分含量過(guò)多的塑料粒子進(jìn)行生產(chǎn),則會(huì)產(chǎn)生一些加工問(wèn)題,并最終影響成品質(zhì)量,如：表面開(kāi)裂、反光,以及抗沖擊性能和拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能降低等。
三、熔融指數(shù)
融指儀
熔融指數(shù)：是一種表示塑膠材料加工時(shí)的流動(dòng)性的數(shù)值。
測(cè)試方法：先讓塑料粒在一定時(shí)間（10分鐘）內(nèi)、一定溫度及壓力（各種材料標(biāo)準(zhǔn)不同）下，融化成塑料流體，然后通過(guò)一直徑圓管所流出的重量或體積。表示方法有MFI：流體質(zhì)量；MVR：流體體積。
意義：表示該塑膠材料的加工流動(dòng)性，其值越大，表明流動(dòng)性越好，反之，越差;在微觀上，融指越大表示體現(xiàn)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。
四、拉伸/彎曲的測(cè)試意義與原理
彎曲/拉伸測(cè)試儀器
拉伸測(cè)試：測(cè)定高聚物材料的基本物性，對(duì)材料施加應(yīng)力后，測(cè)出變形量，求出應(yīng)力，應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)是最普通的方法。將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(shí)的應(yīng)力與扭曲。
彈性模量：E=( F/S)/(dL/L)（材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系）彈性模量”是描述物質(zhì)彈性的一個(gè)物理量，是一個(gè)總稱(chēng)，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(shù)，從宏觀角度來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反應(yīng)。
不同塑料拉伸圖形變化
強(qiáng)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(qiáng)度：材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力
拉伸強(qiáng)度：在拉伸試驗(yàn)中，試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應(yīng)力。
拉伸應(yīng)力：試樣在計(jì)量標(biāo)距范圍內(nèi)，單位初始橫截面上承受的拉伸負(fù)荷。
拉伸斷裂應(yīng)力：σｔ－εｔ曲線(xiàn)上斷裂時(shí)的應(yīng)力。
拉伸屈服應(yīng)力：σｔ－εｔ曲線(xiàn)上屈服點(diǎn)處的應(yīng)力。
斷裂伸長(zhǎng)率：試樣斷裂時(shí)，標(biāo)線(xiàn)間距離的增加量與初始標(biāo)距之比。
屈服點(diǎn)：σｔ－εｔ曲線(xiàn)上σｔ不隨εｔ增加的初始點(diǎn)。
應(yīng)力—應(yīng)變過(guò)程
注：
E越大，說(shuō)明材料越硬，相反則越軟；
σb或σy越大，說(shuō)材料越強(qiáng)，相反則越弱；
εb或S越大，說(shuō)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(yīng)力松弛過(guò)程與變形速率緊密相關(guān)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程
(4)預(yù)處理：材料在加工過(guò)程中，由于加熱和冷卻的時(shí)間和速度不同，易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，經(jīng)過(guò)在一定溫度下的熱處理或稱(chēng)退火處理，可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高強(qiáng)度
(5)材料性質(zhì)：結(jié)晶度、取向、分子量及其分布、交聯(lián)度
( 6)老化:老化后強(qiáng)度明顯下降
彎曲性能測(cè)試:將樣條放在一定長(zhǎng)度的兩個(gè)支點(diǎn)上，以一定的速度在中間部位施加荷重時(shí)變彎，直到引起折斷或達(dá)到一定彎曲量時(shí)的應(yīng)力于扭曲的計(jì)算方法即為彎曲試驗(yàn).
彎曲強(qiáng)度(Flexural Strength)：以一定速度在樣條中心施加作用力，樣條破壞或達(dá)到5%變形量時(shí)的強(qiáng)度。彎曲強(qiáng)度是測(cè)定樣條發(fā)生彎曲產(chǎn)生變形時(shí)的抗衡性試驗(yàn)
彎曲模量(Flexural Modulus)：指從樣條中心的上部施加的作用力的大小與樣條所產(chǎn)生的形變之比。彎曲模量越大，剛性越強(qiáng)，彎曲模量越小，塑料越柔軟。
彎曲測(cè)試
樣條彎曲形變
五、沖擊的測(cè)試意義？原理
沖擊測(cè)試儀器
定義：擺錘打擊簡(jiǎn)支梁試樣的中部，使試樣受到?jīng)_擊而斷裂，試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即為沖擊強(qiáng)度。
意義：沖擊韌性是描述高分子材料在高速碰擊下所呈現(xiàn)的堅(jiān)韌程度，或抗斷裂能力。一般來(lái)說(shuō)，沖擊韌性包括兩個(gè)方面：受沖擊后的變形能力以及扛斷裂能力，前者一般用斷裂伸長(zhǎng)率表示，而后者一般用沖擊強(qiáng)度來(lái)表示。
沖擊強(qiáng)度計(jì)算公式： E=A/bd
A：表示沖動(dòng)時(shí)所消耗的功 ；b/d分別表示受沖擊部位的寬和厚；E即為沖擊強(qiáng)度
沖斷試樣所消耗的功一般分為以下幾個(gè)方面：
a）使試樣產(chǎn)生破裂的裂紋
b）使其中某些裂紋發(fā)展貫穿整個(gè)試樣而斷開(kāi)
c）使裂紋附近的聚合物發(fā)生形變
d）使斷開(kāi)的試樣片段飛出去
e）少量的克服空氣阻力以及機(jī)械零件之間的摩擦力
注：一般來(lái)說(shuō)，在被破壞前所吸收的沖擊能越大，斷裂伸長(zhǎng)也越大，材料的沖擊韌性越好。
六、熱變形溫度
熱變形溫度（Heat deflection temperature）：對(duì)高分子材料或聚合物施加一定的負(fù)荷，以一定的速度升溫，當(dāng)達(dá)到規(guī)定形變時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。
測(cè)試原理：塑料試樣放再跨距為100mm的支座上，將其放在一種合適的液體傳熱介質(zhì)中，并在兩支座的中點(diǎn)處，對(duì)其施加特定的靜彎曲負(fù)荷，在等速升溫的條件下，試樣彎曲變形達(dá)到規(guī)定值時(shí)。
測(cè)試目的：處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)的高聚物，隨著溫度的提高，原子和分子運(yùn)動(dòng)能量提高，在外力作用下因其定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致變形的能力增加，即材料抵抗外力的能力——模量隨溫度升高而下降，隨著溫度的提高，固定負(fù)荷下塑料產(chǎn)生的變形增加。
影響因素：
1）測(cè)試儀器（讀數(shù)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(zhì)
七、維卡軟化溫度
測(cè)試原理：將塑料樣條放于液體傳熱介質(zhì)中，在一定的負(fù)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(shí)的溫度。
維卡測(cè)試儀
意義：維卡軟化溫度是評(píng)價(jià)材料耐熱性能，反映制品在受熱條件下物理力學(xué)性能的指標(biāo)之一。材料的維卡軟化溫度雖不能直接用于評(píng)價(jià)材料的實(shí)際使用溫度，但可以用來(lái)指導(dǎo)材料的質(zhì)量控制。維卡軟化溫度越高，表明材料受熱時(shí)的尺寸穩(wěn)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。
八、熱老化測(cè)試
測(cè)試原理：將塑料制樣至于給定條件(溫度、風(fēng)速、換氣率等)的熱老化試驗(yàn)箱中，使其經(jīng)受熱和氧的加速老化作用
老化爐
目的：檢測(cè)暴露前后性能的變化，評(píng)定塑料耐熱老化性能。
九、粘度測(cè)試
粘度測(cè)試儀
塑料粘度：是指塑料熔融流動(dòng)時(shí)大分子之間相互摩擦系數(shù)的大小。它是塑料熔融流動(dòng)性高低的反映，即粘度越大，熔體粘性越強(qiáng)，流動(dòng)性越差，加工越困難，同時(shí)也是聚合物分子量大小的一個(gè)測(cè)評(píng)方法。塑料粘度的大小與塑料熔融指數(shù)大小成反比。塑料粘度隨塑料本身特性，外界溫度，壓力等條件變化而變化。
十、燃燒測(cè)試
燃燒性能：是指材料燃燒遇火時(shí)所發(fā)生的一切物理和化學(xué)變化，這項(xiàng)性能有材料表面的著火性和火焰?zhèn)鞑バ浴l(fā)熱、發(fā)煙、碳化、失重，以及毒性生成物的產(chǎn)生等來(lái)衡量。
測(cè)試方法：主要有氧指數(shù)燃燒性能測(cè)試、水平燃燒性能測(cè)試、垂直燃燒性能測(cè)試、灼熱絲可燃指數(shù)測(cè)試。材料的阻燃性能直接影響材料的使用。
測(cè)試原理：將長(zhǎng)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(guī)定的試驗(yàn)火焰中，通過(guò)測(cè)量線(xiàn)性燃燒速率，評(píng)價(jià)試樣的水平燃燒行為；通過(guò)測(cè)量其余焰火和余焰時(shí)間，燃燒范圍以及顆粒低落的情況評(píng)價(jià)塑料的燃燒性能。
測(cè)試的意義：在規(guī)定的條件下，不同的材料燃燒性能，對(duì)材料使用范圍以及制造工藝以及燃燒的變化特性都具有重要意義
