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高分子材料性能测试 （塑料物性表解读）,作者交流方式：nigq,目录（Contents）,物理性能,1.1,硬度 1.2,成型收缩率 1.3,吸/含水率,热性能,2.1,热膨胀系数 2.2,熔融流动指数 2.3,热变形温度 2.4,维卡软化温度 2.5,水平垂直燃烧 2.6,灼热丝起火,3.1,拉伸测试 3.2,弯曲测试 3.3,冲击测试,力学性能,电性能,4.1,漏电起痕指数 4.2,体积电阻率 4.3,表面电阻率 4.3,介电常数 4.3,介电强度,硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，反应材料软硬程度。 高分子材料领域常用的是邵氏硬度和洛氏硬度。 邵氏硬度一般用于橡胶类材料上，硬度范围在2090之间。 如果超过邵A硬度90，则选用邵D硬度计测试。 如果低于绍D硬度20，则选用邵A硬度计测试。 邵A硬度计（0.79mm）：负载1Kg，样品厚度大于5mm ，适合软质的塑料和橡胶 邵D硬度计（0.20mm）：负载5Kg，样品厚度大于5mm ，适合较硬的塑料和橡胶 洛氏硬度测试方法：用试验钢球能在被测物上砸上痕迹时硬度计表盘 上所显示的数值即为硬度值。适用于硬度高的工程塑料和金属材料。,1.1，硬度（Hardness）,洛氏硬度计,邵氏硬度计及A/D型压头,成型收缩率：注塑成型时，树脂经加热熔融后体积膨胀，体积膨胀的熔融树脂填充到模腔内后实施冷却， 过程中树脂体积将减小，此时对应部分尺寸减小率就是成型收缩率。,1.2，成型收缩率（Mold Shrinkage）,塑料的流向不同，收缩率也不同，一般流动方向的收缩率小于横向方向的。 常见塑料的收缩率：,吸水率：(M2-M1)/M1100% 测试方法（标准:ASTM D570 ISO62）： 1，把样品放到干燥箱干燥（50度/24小时）， 移至干燥器中冷却到室温，测试样品的重量M1； 2，将试片浸入温度为23度的蒸馏水中，浸泡24小时后，将其取出用滤纸除去表面水分，在取 出后的1分钟内再次称量样品的重量M2; 样品规格：1.圆片：直径50mm,厚度4mm 2.方片：60mm60mm1mm 3.条形：76.2mm25.4mm3.2mm,常用工程塑料吸水率（23，24Hr）,1.3，吸水率和含水率（Water Absorption & Moisture Content),含水率：一定条件下，材料中实际的水分含量。一般情况下，对同一材料而言，含水率吸水率,热膨胀系数：固定物质温度升高1摄氏度时,其长度的变化和它在之前长度之比，单位1/ 。 塑料热膨胀系数一般是钢材的十倍左右。 塑料的热膨胀系数在10-5到10-6级别之间；尼龙的热膨胀系数一般为：0.000014-0.000016/ 。 测试方法:将已测量原始长度的试样装入石英膨胀计中，然后将膨胀计插入不同温度的恒温浴内， 待试样温度与恒温浴温度平衡，测量长度变化的仪器指示值稳定后，记录读数，由试 样膨胀值和温度变化量，即可计算出热膨胀系数。 样条长度：50-125mm 常用测试温度范围： ASTM E831：-40 到40 ISO 11359-2：23 到80 ,2.1，热膨胀系数（CTE: Coefficient of Thermal Expansion）,熔融指数：热塑性材料在一定的温度和压力下，熔体每10分钟通过标准口模的质量， 以g/10min表示。 作用：通过测试了解 MFI大小来评估材料流动性，为成型加工选择工艺提供依据 常用标准：ASTM D1238，ISO 1133，GB 3682 试验仪器：熔体流动速率仪，标准口模有2.0950.010mm和1.1800.005mm两种。通常采用前者。 相关概念 简称：熔融指数（MI：Melt Index） 熔体流动速率（MFR：Melt Flow Rate）， 体积熔体流动速率（MVR：Melt Volume Rate）：以体积来计算熔体流动指数，单位cm3/10min。,2.2，熔融流动指数（MFI : Melt Flow Index),常见塑料的MFI测试条件（温度/荷重）,8种荷重规格： 1级：0.325kg、 2级：1.200 kg 3级：2.160 kg 4级：3.800 kg,5级：5.000 kg 6级：10.000 kg 7级：12.500 kg 8级：21.600 kg,2.3, 热变形温度（HDT：Heat Deflection Temperature）,热变形温度：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， 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，材料的耐热性越好。 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 /min 的速度加热油。 样条规格: 尺寸120mm15mm 10mm，2根以上，样条成型后需放置48小时以上。,常见工程塑料的热变形温度,测试方法对比,维卡软化温度：塑料等聚合物的试样在液体传热介质中，在一定的载荷、一定的等速升温条件下， 被1mm2的压针压入1mm深度时的温度。 与热变形温度测试的比较： 热变形与维卡软化点温度可在同一台仪器测，只是压头与载荷不同。 维卡的压头是面积为1平方毫米的针头，热变形的是具有一定圆弧的斧型压头。 热变形温度：在一定的升温速率及载荷作用下，样条挠度变化0.25mm时对应的温度。 维卡软化点：在一定的升温速率及载荷作用下，压头进入标准试样1mm时对应的温度。 测试条件：升温速率和载荷分别有两种标准 A50法：使用10N的力，加热速度为50/h. B50法：使用50N的力，加热速度为50/h. A120法：使用10N的力，加热速度为120/h B120法：使用50N的力，加热速度为120/h,2.4，维卡软化温度（VST：Vicat Softening Temperature）,ASTM样条规格：12.7*12.7*0.8mm （厚度或：1.6，3.2，6.4mm），5根为一组）,1，水平燃烧试验（HB Test: Horizontal Burning Test）,GB样条规格：125*12.5*0.8mm （或指定厚度）,测试方法： 1. 火焰高度 25.4mm; 施加火焰时间30s或者施加到火焰达到25.4mm 标记线为止。 2. 记录由25.4mm至102mm标记线之间的燃烧时间。 HB耐火等级判定：满足以下三种条件之一的就判定满足HB A：对于厚度3.2mm的样品，燃烧速度不能超过3.81mm每分钟 B：对于厚度3.2mm的样品，燃烧速度不能超过7.62mm每分钟 C：火焰在没有烧到10.2mm标记的时，样品就熄灭。,2.5，UL水平&垂直燃烧试验,测试方法： 火焰要求：火焰蓝色，高度20mm (内焰10mm)； 正下方灼烧10秒后将本生灯迅速移开，记录移开后火焰的持续时间T1； 3. 若试样上的火焰熄灭，再次对试样进行灼烧10秒后移开，记录第二次火焰持续时间T2； 若明火熄灭后试样上还有火星，记录其持续时间T3； 4. 试验中，应随时调整本生灯的位置以保持喷嘴位于试样的正下方10mm； 5. 灼烧过程中发生熔融滴落现象，可将本生灯倾斜45放置，火焰高度保持10mm。,2，垂直试验（Vertical Test）,ASTM 样条规格：12.7*12.7* （厚度小于12.7）mm （通常厚度：6.4，3.2，1.6，0.8或0.4mm）。,耐火等级判定：每个等级需要同时满足以下5个条件，才能判定为满足该等级。,条形样条：同HB样条 板型样条：15cm15cm 厚度（共3块） 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,3，5V燃烧试验,阻燃等级：从低到高 HB V-2 V-1 V-0 5VB 5VA,常用试样规格：60X60X3mm 热丝温度： 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 960 C 测试方法：将灼热丝用1N的力压入试样中一定的深度，加热30S，然后移除灼热丝。观察试样燃烧情况， 根据试样燃烧情况换用更低或者更高温度进行试验，得出不引燃试样的最高温度（再加25度）。 不引燃判定（满足其中之一即可）： A：样片未被引燃 B：在移除灼热丝以后，燃烧或者炽红时间 30 s 并且不引燃下方薄纸。,2.6，灼热丝起火（HWI：Hot Wire Ignition）,万能材料试验机,拉伸测试样条,常用拉伸测试标准,1.背景信息,3.1，拉伸测试（Tensile Test）,拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。 应变：材料在应力作用下，产生的尺寸变化与原始尺寸之比。 拉伸断裂应力：应力-应变曲线上断裂时的应力。 拉伸屈服应力：应力-应变曲线上屈服点处的应力。 拉伸强度：在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。表征材料抵抗拉伸形变的 能力。at= p/(bd) at 为拉伸强度（Mpa）；p为最大负荷（N） 断裂伸长率：试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比。 拉伸模量：比例极限内，材料所受应力与产生的相应应变之比。,2.相关概念及意义,3.典型的应力-应变曲线,塑料加20%玻纤的拉伸强度,4.常用工程塑料的拉伸强度,5.常用工程塑料的断裂伸长率(%),塑料加入玻纤后断裂伸长率骤降，一般降到2%-5%。,通过万能材料试验机更换夹头实现,弯曲强度：是指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度 时所承受的最大应力，结果以MPa表示；表征材 料就是抵抗弯曲变形的能力，刚性。 弯曲模量：材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力，单位 MPa.弯曲模量越大，刚性越强，弯曲模量越小， 塑料越柔软。 模量=应力/应变,3.2，弯曲测试（Flexural Test）,1.相关概念,2.弯曲强度/弯曲断裂应力,塑料加入20%玻纤的弯曲强度,塑料加入玻纤后强度显著增大。,3.常用工程塑料的弯曲强度,冲击强度：是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。用于评价材料的抗冲击能 力或者判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称为冲击韧性。 冲击强度根据试验设备不同，可分为简支梁冲击试验机和悬臂梁冲击试验机。,3.3，冲击测试（Impact Test）,简支梁冲击试验机 Charpy,悬臂梁梁冲击试验机 Izod,试样水平摆放,试样垂直摆放,机械性能,常用工程塑料的冲击强度（悬臂梁）,工程塑料加入20%玻纤的冲击强度（悬臂梁）,相对漏电起痕指数：材料表面能经受住50滴电解液（0.1%氯化铵水溶液）而没有形成漏电痕迹的最高电压值， 单位为伏。 样条规格：不小于15*15mm，厚度不小于3mm，可以均匀叠加。 原理：随着溶液的滴入，电极间开始放电，放电产生的热量使材料表面局部碳化，碳化物的导电率高，引起 重复放电产生更多的碳化物，最终导致短路。,4.1，相对漏电起痕指数（CTI：Comparative Tracking Index）,4.2，体积电阻率（Volume Resistivity ）,在厚度为h，横截面积为Q（QS）的材料的两个端平面上敷设电极，测量得到电阻Rv。 体积电阻率定义公式： 单位通常是-m或-cm。与试样或产品的形状无关，只取决于材料的自身性质。,体积电阻率：用于表征立体材料的非导电性能，即绝缘能力，通常称为电阻率。,材料按照电阻率的分类：,绝缘体：v 109 -cm 半导体：106 -cmv109 -cm 导 体：v 106 -cm,体积电阻测量原理示意图,4.3，表面电阻率（Surface Resistivity ）,表面电阻率：用于表征材料表面非导电性能物理量。,在固体材料平面上放两个长为L、距离为d的平行电极， 测量出两电极间的材料表面电阻Rs。 表面电阻率表达式：s=Rs*L/d,材料平面,测量区域:L*d,电极距离L,电极长度d,表面电阻测量原理示意图,相对介电常数：介质在外加电场时会感应电荷而削弱电场，原真空中外加电场与插入介质后电场 比值，用r表示 。 r= 1 /0 =C1/C0 =Q1/Q0 (电压V恒定） 1， 0分别为介质和真空的绝对介电常数 C1，C0分别为真空和插入介质材料后的电容量 Q1，Q0分别为真空和插入介质材料后平板电极上的电荷数量,4.4，相对介电常数（ Relative Permittivity ）,相对介电常数特征