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1、 高分子材工程實驗 實驗手冊 課程教師：士榮 實驗一、熔融指測實驗 （Melt Flow Index） 一、 前言： 解熔融指測儀之原，MI 值與材之關係，並動手操作熔融指 測定儀。 二、 原： 熔融指是指塑膠原在一定時間（10 分鐘）內和一定溫（190） 下以及一定壓（21.6 ，44 psi）下，經一定孔隙（2.1mm）之模具所 所蒐集到的塑膠克。其大小可以用分高分子的動性，亦即對應分 子的大小。 熔融指測定儀（Melt Indexer）是依據 ASTM D1238、CNC2941、 K6271、JIS K7210、ISO R1133 等的規定而製造。MI 值即測高分子材 在某一定溫、固定
2、荷重下，十分鐘所出擠壓物重，因此熔融指測 定儀可用於測定熔融高分子的動速，MI 值愈大即代表其動性愈高。 在高分子工業中被用鑑定與分高分子材的種方法中，熔融指 乃是最為廣泛採用者。傳統上此法乃被用於進檢驗、加工過程中物 之檢查及出貨之品管測試，而此法亦可提供其他的測試，如滯時間對於 高分子材動性之影響；而塑膠材乃會隨著受熱時間之增長而形成 解，熔融指測定儀亦可用測定其界滯時間；添加劑、潤劑及安 定劑之加入，亦會改變高分子之動性質，乃可藉由熔融指測定儀檢測 加以比較之。此外熔融指測定儀亦可用於測試低剪速下之熔融黏 值及熔融密。對高分子材而言，熔融指測定儀乃是最為經濟、操作 簡單且廣泛使用之儀器。
3、 一般而言 ， 乃有個基本方法可用測試MI值 ， 即Method A 和Method B，其中 Method A 又稱為手動操作法，是用一定時間後蒐集自模口所 出之出物重，換算十分鐘之出物重。 600)()=秒出物之收集時間公克出物之重值(MIMethod B 又稱為自動操作方法或體積計算方法（MVI） ，因儀器 之圓筒直徑為已知，故可計算其截面積，此外柱衝程速可由電眼測試 得知，因此可測得體積。已知密則可計算其 MI 值。 DTLMI=6002值式中： r -為柱半徑(cm) L-為柱長(cm) T-為經 L 之時間(sec) D-為密(g/cc) Method A/B 主要目的是求得熔融體
4、之密 （視密） 。 因同時以 Method A 和 Method B 測試，其 MI 值應相同。 MI 值（A）MI 值（B） DTAMI2 =600)(值三、 實驗方法與步驟： 1. 開啟測定儀後方之電源開關，並確認溫設定值是否為實驗所需， 非所需之溫，則將其調整至正確值。 2. 待測定儀加熱到所需之設定溫值時，開始進填之動作。 3. 將木製斗置放於填口上方，小心的將材填入斗中，並於適 當時機以壓桿將材壓實，爾後反覆進填動作，直到材填 滿至斗上端處為止。 4. 待材熔融後，可開始進實驗。惟開始進實驗前需先將模頭 出口處之餘清除，以免影響實驗之結果。 5. 將荷重以及壓桿垂直的擺放於斗上端，待
5、所設定之蒐集時間到 後，迅速的將荷重及壓桿移開，並用乾淨的布將壓桿上的熔融 塑膠擦拭乾淨。 6. 等待自模頭擠出的塑膠卻凝固後，再測其重並紀之。 7. 重複步驟 3-6 共計三次，並比較所得據之再現性，差過大則再 次測。 四、 實驗材及儀器： 材：熱塑性塑膠與熱塑性複合材均可。 儀器：美國 Kayeness Co. 熔融指測儀，型號 7049。 熔接指測定儀 五、 注意事項： 1. 確定熱電偶是否線。 2. 檢查儀器是否水平。 3. 實驗中，禁止用手直接碰觸熔融的塑膠液及測定儀，以免造成燙傷。 、 作業、問題與討： 1. 您所測到的 MI 值是否很相近呢？如果一樣，有哪些原因造成 此差呢？ 2
6、. MI 值和高分子的分子、黏等有何關？ 3. 您做完此實驗後有何心得？ MI 的 測 試 標 準 美 國 測 學 會 ASTM D 1238 操作條件 溫() 包括活之總重(Kg) 大致壓(Kpa)A 125/0.325 125 0.325 44.8 B 125/2.16 125 2.16 298.2 C 150/2.16 150 2.16 298.2 D 190/0.325 190 0.325 44.8 E 190/2.16 190 2.16 298.2 F 190/21.60 190 21.60 2982.2 G 200/5.0 200 5.0 689.5 H 230/1.2 230 1
7、.2 165.4 I 230/3.8 230 3.8 524.0 J 265/12.5 265 12.5 1723.7 K 275/0.325 275 0.325 44.8 L 230/2.16 230 2.16 298.2 M 190/1.05 190 1.05 144.7 N 190/10.0 190 10.0 1379.0 O 300/1.2 300 1.2 165.4 P 190/5.0 190 5.0 689.5 Q 235/1.0 235 1.0 138. 2 R 235/2.16 235 2.16 298.2 S 235/5.0 235 5.0 689.5 T 250/2.16
8、250 2.16 298.2 U 310/12.5 310 12.5 1723.7 V 210/2.16 210 2.16 298.2 W 285/2.16 285 2.16 298.2 X 315/5.0 315 5.0 689.5 *資 源 ： ASTM D 1238 常 用 測 MI 之 操 作 條 件 材 (Materials) 操作條件 (Condition) Acetals (copolymer and homopolymer) 190/2.16 190/1.05 Acrylics 230/1.2 230/3.8 Acrylonitrile-butadiene-styrene 20
9、0/5.0 230/3.8 Cellulose esters 190/0.325 190/2.16 190/21.60 210/2.16 Nylon 275/0.325 235/1.0 235/2.16 235/5.0 Polychorotrifluorethylene 265/12.5 Polyethylene 125/0.325 125/2.16 190/0.325 190/2.16 190/21.601 190/10 310/12.5 Polycarbonate 300/1.2 Polypropylene 230/2.16 Polystyrene 200/5.0 230/1.2 230/
10、3.8 190/5.0 Polyterephthalate 250/2.16 PBT 210/2.16 285/2.16 PET Poly (vinyl acetal) 150/2.16 Poly (phenylene sulfide) 315/5.0 *資 源 ： ASTM D 1238 實驗二、高分子伸實驗 （Tensile Test） 注意：本實驗需由同學自攜帶隨身碟拷貝實驗據 一、 前言： 要判斷一個工件品質的好壞，可從巨觀的機械強和微觀的顯微組織 方面探討，巨觀是用材試驗機測試其伸、衝擊等機械強， 而微觀則是由電子顯微鏡觀察其顯微組織的好壞。本實驗即是測高分 子材的巨觀伸特性。 二、
11、 原： 伸試驗機（Material tensile system）乃是一個測工件伸強的重 要工具。其原乃是先將待測工件製成一標準試片（規格照各項國際標 準，如 ASTM D638-89）之後，以夾具夾住標準試片端，並逐漸施加 於其上，值同時由 load cell 傳回，直到將試片斷為止。 三、 實驗步驟： 1. 開啟伸試驗機電源。 2. 在伸試驗機顯示面板上，輸入 load cell 的值（2500N） ，load cell cabrication 的值（106.1）並選擇 Remote Control （將伸機由面 板控制轉為電腦控制） 。 3. 進入 win 3.1。 4. 進入 Mate
12、rial TestingLseries controlLloyd Windap。 5. 點選 Set up 功能： Test condition 設定伸速，最大伸強.等 Samples 輸入工件幾何形 Rsults 選擇所須要的結果 6. 點選 Test 功能，將試片夾緊於夾頭上，並將機器歸後，點選 GO， 即開始伸。 7. 每種材重複試驗三次，並比較所得之據是否相近、再現性是否 好。 四、 實驗材與儀器 材：ABS、PP 及 PS 試片 儀器：Lloyd Instruments 伸機 五、 注意事項： 1. 進伸前，注意試片是否確實夾緊。 2. 為避免試片可能脫，可事先以銼刀在試片表面刮出一
13、些銼痕增 加磨擦。 、 作業、問題與討： 1. 同一種材進伸試驗所得之據是否相同？有差性存在， 可能之原因為何？試解釋之。 2. 比較同塑膠試片伸強的大小，並解釋為何強盡相同。 3. 每個試片斷的部位相同嗎？試解釋之。 4. 比較 3 種塑膠試片應應變圖，並解釋曲線之意義。 實驗三、高分子衝擊實驗 （Impact Test） 一、 前言： 衝擊試驗乃是在材學中經常被用一材之韌性（Toughness ） 之方向，藉著測受測試片之吸收能大小，即可得知其韌性大小。 二、 原： 1. 本實驗所使用之衝擊試驗機的最大位能為 50J，可用以測塑 膠、陶瓷及其他材之衝擊為，通常依試片放置方法及應施 加方式，
14、可分為種基本測試方法： .第一種 CHARPY METHOD，試片如橫樑被支撐住，由簡單的 衝鎚擺動，敲擊支架中線而完成試片破動作。 .第二種 IZOD METHOD，試片如懸臂樑般被挾持住，由簡單的 衝鎚擺動，敲擊試片夾具與試片缺口中心線的固定距處，而完 成試片破動作。 2. 上述種測試方法，為形成脆破斷，而希望成為韌性破 時，試片有時需要預製缺口，使在尖端處造成應集中點。 3. 試片破於特定條件下，如：試片形尺寸、固定方式、缺口尺 寸及形、衝擊速、溫，即可施用位能之公式加以計算。 眾所周知，位能係由下公式所計算出： EP=Fh1FL（1COS） F擺錘水平態下之重 L擺錘長 h1擺錘下高
15、擺錘下角 衝擊過程中，吸收能之計算公式： EaFL（COSCOS） 擺錘揚起角 4. 接上一個適當的設備（機械式或電子式） ，能用於測起始 角及揚起角，那我們可計算出試片破所需的能。 5. 但由於各種同的因素乃存在於實際的機體機構中，並造成干擾 而使計算如預期密，這些因素如：震動、固定與活動部位間 的摩擦、風的阻等。 三、 實驗步驟 1. 打開位於機台後部之電源開關。 2. 擺錘確認：擺錘能值是所要使用之值，選擇適當擺錘值並 換之。換時，鬆開擺錘頂端四個腳絲即可取下，換上時 固定四個絲即可。 注意：在擺錘上有刻劃號碼的一面對外。 3. 作用阻及摩擦之補正： （每次電源開啟後做，做一次即可） （1） 將擺錘固定於支撐點上，試片架上面要放任何物品。 （2） 同時按左、右旁的
