塑料耐热性能的测定

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1、实验 4 塑料耐热性能的测定 塑料的耐热性通常是指在温度升高时塑料保持其物理机械性能的能力。测定塑料耐热性能的实验都是使塑料在一定的外力作用下及一定的升温速率下，其形变达到某一规定值时的温度，因此这一测定值并无明确的物理意义，常用的测定方法有三种：马丁耐热，热变形和维卡耐热。 一、二、实验目的 1掌握维卡耐热温度和热变形温度的测定方法； 2测定聚甲基丙烯酸甲酯的维卡耐热温度和热变形温度。 实验原理 各类塑料，即使是一些性能优良的工程塑料，当温度升高时，其在负荷作用下的形变量均会增加，但增加的幅度不尽相同。测出变形能力的大小对于确定材料的使用范围、使用条件是非常重要的。由于塑料的变形与温度及受力

2、状态有关，故每种实验方法都明确规定了受力状态。马丁耐热实验，维卡耐热试验及热变形温度试验具体条件如下： 实验名称实验名称 马丁耐热试验马丁耐热试验 维卡耐热试验维卡耐热试验 热变形温度试验热变形温度试验 所用设备所用设备 马丁耐热试验箱 热变形试验仪 热变形试验仪 加荷方式及应加荷方式及应悬梁式弯曲力矩，弯曲应截面积 1mm2圆形针支点跨距为 10 mm,力大小力大小 力 50kg/cm2 加压,压力 1kg 或 5kg中点加荷，弯曲应力为4.6kg/cm2或18.6kg/cm2 形变起止点形变起止点 横 杆 顶 端 指 示 器 下 降6mm 圆针压入试样 1mm 试 样 中 点 弯 曲0.2

3、1mm 试样尺寸试样尺寸 长长宽宽高高 1201510mm 10103mm 12015(3-10)mm 升温速率升温速率 50/ 小时 50 / 小时 120/小时 120/ 小时 适用范围适用范围 热固性塑料；耐热性高于60的热塑性塑料 热塑性塑料 硬质模塑料或板材 三、实验器材 热变形试验机一台，游标卡尺一把，秒表一块。热变形试验仪原理如图1所示。该仪器在油浴中加入与塑料不产生反应的硅油，浴内还加有加热器、搅拌器及通冷却水的蛇行管，此管是为了快速冷却油浴，以便进行下一次试验而设置的。样品架有三个作用，一是支持样品，二是施加载荷，三是测量形变即砝码下降的距离。 四、实验步骤 图 1 热变形试

4、验仪示意图 聚甲基丙烯酸酯维卡耐热温度的测定聚甲基丙烯酸酯维卡耐热温度的测定 1试样制备：将有机玻璃板锯成大于1010mm的小块，厚度为36mm，如厚度大于6mm应将一面加工成厚度34mm。如厚度在1mm以上，可以由23块叠合成厚度大于3mm才可以进行测定，如厚度小于1mm，按国家标准规定，不能进行耐热性能的测定。 2负荷选择：按下式计算应加负荷的重量W（克） 。 W=1000(或5000)RT R为压针及负荷杆的总量。T为百分表的弹力。当百分表装在砝码上端面测量砝码下降距离时，式中T为正。R及T的数值会因仪器型号而有变化。RW-2型热变形维卡试验议的R=210克，T=70克。 3安放试样，加

5、负荷，调整百分表：将样品架从油浴中取出，抬起负荷杆试样放在压针下面，压针应放在试样的中心。在负荷杆顶端加上选好的负荷，调整百分表使指针指在1mm处，将温度计插在样品架的斜孔中，使温度计水银球接近但不接触样品。将样品架小心地放入油浴中。 4升温：打开仪器总电源，开搅拌器电源，搅拌3分钟，观测百分表是否偏离1mm处，如偏离则重新调至1mm处，将温度设定盘上的指针拨至200，升温速度旋到120/ 小时，按下升温启动按钮，油浴即按120/ 小时的速度升温。 5测定变形：由等速升温时刻开始计时，并隔一定时间记录百分表读数、温度及时间。直到百分表读数为2mm为止，开始记录时间间隔可在15分钟左右，当形变剧

6、烈时每0.51分钟记录一次。 6 试验的停止： 当形变量达到2mm时 （此时的油浴温度即为所测试样的维卡耐热温度） ，即可结束实验。但为了画一个较完整的温度形变曲线，并对所测维卡耐热温度进行检验，建议形变达到2.5mm，再结束实验。结束试验时，先关闭加热电源，再关闭搅拌器电源，最后关闭总电源。将砝码取下放回砝码盒。取下温度计擦干净放回原处。将样品架由油浴中提起，取下试样再放回油浴中。 在下表中填写试验数据，并在备注栏相应的时间处注明“开始升温”，“开始形变”，“形变 1mm”（百分表读数为 2mm）;“停止试验”等有关说明。 试验时间（分） 油浴温度（） 形变量（mm） 备注 0 1 开始升温

7、 按照上表的数据在直角坐标系绘制温度形变曲线及温度时间曲线，温度形变图上与形变 1mm 处所对应的温度即为维卡耐热温度。由温度时间曲线可判断该试验是否等速升温，速度是否为 120/ 小时。 聚甲基丙烯酸酯热变形温度的测定聚甲基丙烯酸酯热变形温度的测定 1试样制备：将有机玻璃板加工成 10010mm 的小块，厚度为 36mm；也可采用无缺口简支梁冲击试样，其尺寸为 120mm15mm10mm。 2装样测量试样尺寸，计算应加砝码质量，使试样受载后最大弯曲正应力为1.82MPa 或 0.455MPa，应加砝码质量由下式计算： 8 . 94 .2922TRbhm=式中 m砝码质量，kg； 试样最大弯曲

8、正应力，Mpa； b试样宽度，mm； h试样厚度，mm； l两支座中心距，mm； R负载杆及压头质量，kg； T变形测量装置附加力，N。 把试样对称放在试样支座上，将装好试样的支架放入保温浴槽内，试样应位于液面35mm 以下，加上砝码。 3条件设定：设定升温速率为 120/h ，变形量为 0.21mm。 4调零：调节变形量测量装置使变形量为零。 5测试：启动机器，开始加热升温，记录试样中点弯曲变形量达到 0.21mm 时的温度即为热变形温度。 五、六、思考题 1试验开始时为什么百分表要调整到 1mm，调整到零点有什么不好？为什么试验开始时会发生负变形。 2提高升温速率对测定温度有何影响？ 3试说明本试验测定的温度形变曲线与热机械曲线有何异同。 参考资料 周维祥主编， 塑料测试技术 ，化学工业出版社。