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1、塑料性能质量检测及测试仪器 塑料性能质量检测及其测试仪器uu一、塑料性能概述uu二、塑料测试项目及相关标准uu三、塑料测试仪器一、塑料性能概述塑料性能特点：塑料性能特点：uu塑料与传统的金属、玻璃、陶瓷等材料有许多不塑料与传统的金属、玻璃、陶瓷等材料有许多不同，它的突出特点是质轻，对热及电具有良好绝同，它的突出特点是质轻，对热及电具有良好绝缘性缘性uu强度、刚度虽低于金属，但比强度、比刚度却可强度、刚度虽低于金属，但比强度、比刚度却可能接近或超过金属。能接近或超过金属。uu塑料的韧性明显优于玻璃和陶瓷、不同塑料的韧塑料的韧性明显优于玻璃和陶瓷、不同塑料的韧性可能低于、接近或高于金属。性可能低于
2、、接近或高于金属。uu对外加载荷的响应，金属、玻璃、陶瓷都是弹性对外加载荷的响应，金属、玻璃、陶瓷都是弹性的，塑料却是粘弹性的。的，塑料却是粘弹性的。uu金属、玻璃、陶瓷的力学性能在较大温度范围受温度影响较小，塑料力学性能对温度改变却很敏感。uu湿度对金属、玻璃、陶瓷力学性能基本无影响，对塑料力学性能的影响却很明显。uu加载速率对金属等的力学性能有影响，对塑料力学性能影响更大。uu金属大都存在锈蚀问题，许多塑料却是优异的防腐耐蚀材料。uu金属、玻璃、陶瓷皆无老化问题，塑料在大气环境中却存在老化问题。一、塑料性能概述(2)uu塑料与金属等材料性能上的上述不同，源于它们化学组成及结构的不同也决定了
3、塑料有其它材料所不能代替的应用领域，它们的性能表征与测试也有自身的许多特点。因此，必须以了解塑料的基本组成和结构为基础，了解塑料的性能表征与测试。一、塑料性能概述(3)uu“表征”常用于评价塑料的分子或结构特性，表征手段如：GPC，X光衍射，NMR，质谱，UV，IR，DSC，TGA等。uu“测试”则用于塑料对外加负荷、环境等作用所引起的响应行为的评价。“测试”并非仅限于塑料树脂性能的测试。除了测试树脂之外，还常常测试树脂制成品塑料制件的性能，以保证合适的最终产品使用性能的要求。一、塑料性能概述(4)uu与结构特性有关的分析数据表征：包括分子参数，与结构特性有关的分析数据表征：包括分子参数，如：
4、分子量、分子量分布、立构规整度、支化或如：分子量、分子量分布、立构规整度、支化或化学不均匀性、形态特性（如结晶度等）。分析化学不均匀性、形态特性（如结晶度等）。分析数据的表征主要是为了建立结构与性能之间的关数据的表征主要是为了建立结构与性能之间的关系，它对产品设计使之具备有所需的使用性能来系，它对产品设计使之具备有所需的使用性能来说是很重要的。说是很重要的。uu选择材料所需的数据：产品技术数据表中的数据选择材料所需的数据：产品技术数据表中的数据一般只是一般只是单点单点数据，这对于材料的初步筛选与比数据，这对于材料的初步筛选与比较己是足够了，然而，这些数据对于设计和工程较己是足够了，然而，这些数
5、据对于设计和工程分析，从道理上说则是不够的，因为这数据与产分析，从道理上说则是不够的，因为这数据与产品最终使用性能的关系不大，而且极难从中看出品最终使用性能的关系不大，而且极难从中看出在实际上如何用好塑料。在实际上如何用好塑料。一、塑料性能概述(5)uu塑料测试的必要性：uu1 .评价材料的性能行为，以确定其对所需应用的适用性；uu2 评价材料是否满足有关安全规定等要求；uu3 为了质量控制之目的，要评估各批产品之间质量及其一致性；uu4 为了对用户的支持而作材料的专门评价。一、塑料性能概述(5)uu材料性能行为的评价包括了解结构性能之间的材料性能行为的评价包括了解结构性能之间的关系以及比较一
6、种产品与另一种产品的使用特性。关系以及比较一种产品与另一种产品的使用特性。uu对于新产品的开发，了解结构与性能之间的关系，对于新产品的开发，了解结构与性能之间的关系，可深入探求其使用性能以便决定进一步努力开发。可深入探求其使用性能以便决定进一步努力开发。uu所以说了解结构与性能的关系，使产品能满足使所以说了解结构与性能的关系，使产品能满足使用条件下的要求，对于材料设计与预测是很重要用条件下的要求，对于材料设计与预测是很重要的。而材料（产品）之间的性能比较对于寻找现的。而材料（产品）之间的性能比较对于寻找现用材料（产品）的替代物也是必要的。用材料（产品）的替代物也是必要的。塑料性能应用塑料性能应
7、用(1)(1)：零配件装配设计相关的材料性能：零配件装配设计相关的材料性能uu搭扣配合：拉伸模量搭扣配合：拉伸模量 正割模量正割模量 蠕变模量蠕变模量 剪切模量剪切模量 泊松比泊松比 拉伸屈服应力拉伸屈服应力 摩擦系数摩擦系数 uu螺栓连接：压缩强度螺栓连接：压缩强度 拉伸蠕变破裂应力拉伸蠕变破裂应力 拉伸蠕变应变拉伸蠕变应变 应力松弛应力松弛 uu螺纹连接：剪切强度螺纹连接：剪切强度 摩擦系数摩擦系数 拉伸屈服应力拉伸屈服应力 uu压配合：拉伸模量压配合：拉伸模量 压缩模量压缩模量 蠕变模量蠕变模量 泊松比泊松比 压缩强度压缩强度 拉伸屈服应力拉伸屈服应力 拉伸蠕变破裂应力拉伸蠕变破裂应力
8、应力松弛应力松弛uu可焊接性：剪切强度可焊接性：剪切强度 密度密度 摩擦系数摩擦系数 导热率导热率 比热比热 结晶熔融温度结晶熔融温度 塑料性能应用塑料性能应用(2)(2)：与挤出过程相关的材料性能：与挤出过程相关的材料性能 uu玻璃化转变温度（无定形材料）玻璃化转变温度（无定形材料）uu熔融温度（半结晶材料）熔融温度（半结晶材料）uu熔融热焓（半结晶材料）熔融热焓（半结晶材料）uu磨擦系数磨擦系数uu导热率导热率uu比热比热uu熔体粘度熔体粘度uu单轴拉伸粘度单轴拉伸粘度uu结晶温度（半结晶材料）结晶温度（半结晶材料）uu结晶热焓（半结晶材料）结晶热焓（半结晶材料）uu结晶动力学（半结晶材料
9、）结晶动力学（半结晶材料） 二、塑料测试项目及相关标准uu世界上主要的标准uuASTM 美国材料试验学会标准uuAFNOR 法国标准化协会标准uuBSI 英国标准协会标准uuDIN 德国标准化学会标准uuJlS 日本工业标准uuISO 国际标准化组织标准uuIEC 国际电工技术委员会标准技术数据表中报告的塑料的主要性能(1)性能ISO方法ASTM 方法GB方法比重密度ISO 1183D7292 GB/T 1033D1505 （聚烯烃）吸水率ISO 62D570 GB/T 1034熔体流动速率（MFR )ISO 1133D1238GB/T 3682模塑收缩率ISO 2944 （热塑性塑料）D95
10、5GB/T 17037.4ISO 2577 （热固性塑料）拉伸强度ISO 5271 , 2D638GB/T 1040技术数据表中报告的塑料的主要性能(2)性能ISO方法ASTM 方法GB方法弯曲强度ISO 178D790GB/T 9341悬臂梁冲击强度ISO 180D256GB/T 1843仪器化落锤冲击强度ISO 66032D3763弯曲负载热变形温度ISO 751 , 2D648GB/T 1634维卡软化温度 ISO 306D1525 GB/T 1633热膨胀系数 ISO 113592E831 GB/T 1036结构分析相关的材料性能测试结构分析相关的材料性能测试 测试性能ISOASTM拉
11、伸性能ISO 5271，2 和4 D638泊松比ISO 5271，2D638压缩性能ISO 604D695剪切模量ISO 67212，5 D5279拉伸蠕变ISO 8991D2990摩擦系数ISO 8295D3028弯曲蠕变ISO 8992D2990压缩蠕变D2990断裂韧性ISO 135861 D5045加工相关的材料性能的表征(1)测试方法ISOASTM熔体粘度切变速率数据ISO 11443D 3835热固性塑料的反应粘度ISO 672110单轴拉伸粘度ISO 672110第法向应力差ISO 672110熔体密度D 3835堆积密度ISO 61D 1895密度反应体系PVT 数据ISO 1
12、183D 792导热率D 5930模塑收缩率：热塑性塑料ISO 2944D 955热固性塑料ISO 2577面内剪切模量ISO 67212或7加工相关的材料性能的表征(2)测试方法ISOASTM比热ISO 113574玻璃化转变温度ISO 113572 结晶温度ISO 13573 结晶度ISO 113575 熔融焓ISO 113575 D 3417结晶焓ISO 113575D 3417结晶动力学ISO 113577D 3417热固性塑料的反应热ISO 113575D 4473热固性塑料的反应动力学ISO 113575 D 4473胶凝转化率ISO 113575线性热膨胀系数ISO 113592
13、E 831塑料性能测试uu物理化学性质；uu力学性能，也称机械性能；uu热性能；uu电性能；uu耐老化性能；uu气体透过性能；uu光学性能。塑料物理化学性质测试uu密度和相对密度：密度和相对密度： 浸渍法、比重瓶法、浮沉法、浸渍法、比重瓶法、浮沉法、密度密度梯度法。梯度法。uu吸水性：试样在经过下燥后，在规定的试样尺寸、规定的吸水性：试样在经过下燥后，在规定的试样尺寸、规定的温度、规定的浸水时间下的吸水量。温度、规定的浸水时间下的吸水量。uu耐化学药品性：塑料耐酸、耐碱、耐溶剂和其他化学品的耐化学药品性：塑料耐酸、耐碱、耐溶剂和其他化学品的能力。能力。密度和相对密度密度和相对密度 ISO 11
14、83ISO 1183ASTM D 792 ASTM D 792 ASTM D 1505ASTM D 1505 GB/T 1033 GB/T 1033 吸水性吸水性 ISO 62 ISO 62 ASTM D 570 ASTM D 570 GB/T 1034 GB/T 1034 耐化学药品性耐化学药品性 ISO 175 ISO 175 ASTM D 543 ASTM D 543 GB/T 11547 GB/T 11547 塑料力学性能测试(1)uu塑料受到外力作用时，由于外力的种类、方向、塑料受到外力作用时，由于外力的种类、方向、作用力的大小、速度等不同，会出现不同的形变作用力的大小、速度等不同，
15、会出现不同的形变和破坏。和破坏。uu在较慢速度的外力作用下，材料呈现静态力学性在较慢速度的外力作用下，材料呈现静态力学性能，如拉伸强度、压缩强度、剪切强度、弯曲强能，如拉伸强度、压缩强度、剪切强度、弯曲强度、扭断强度、硬度等；度、扭断强度、硬度等；uu而在高速度、瞬间外力作用下，材料呈现动态力而在高速度、瞬间外力作用下，材料呈现动态力学性能，如冲击强度；学性能，如冲击强度；uu在一定拉伸应力或压缩应力长时间作用下，材料在一定拉伸应力或压缩应力长时间作用下，材料发生的形变称为蠕变，可测定与材料长期连续使发生的形变称为蠕变，可测定与材料长期连续使用性能相关的耐久性而此时材料破坏所需的载用性能相关的
16、耐久性而此时材料破坏所需的载荷比静态力学性能要低得多；荷比静态力学性能要低得多；塑料力学性能测试(2)uu在周期性外力作用下，材料将出现疲劳，可推测在周期性外力作用下，材料将出现疲劳，可推测材料的使用寿命，此时的载荷也比静态力学性能材料的使用寿命，此时的载荷也比静态力学性能要低。要低。uu这些力学性能也受到周围环境这些力学性能也受到周围环境( (如温度、湿度、光如温度、湿度、光照、水、空气或接触化学药品等照、水、空气或接触化学药品等) )的影响，而且塑的影响，而且塑料的力学性能对温度和湿度的变化又往往特别敏料的力学性能对温度和湿度的变化又往往特别敏感感塑料力学性能测试常用项目uu拉伸性能：拉伸
17、弹性模量；拉伸强度；断裂伸长率；泊松拉伸性能：拉伸弹性模量；拉伸强度；断裂伸长率；泊松比。比。uu弯曲性能：弯曲弹性模量；弯曲强度。弯曲性能：弯曲弹性模量；弯曲强度。uu压缩性能：压缩弹性模量；压缩强度。压缩性能：压缩弹性模量；压缩强度。uu撕裂性能：撕裂强度。撕裂性能：撕裂强度。uu摩擦和摩损。摩擦和摩损。uu剪切性能：剪切强度。剪切性能：剪切强度。uu抗冲击性能：简支梁；悬臂梁；落锤；落球；仪器化落镖抗冲击性能：简支梁；悬臂梁；落锤；落球；仪器化落镖法；拉伸冲击。法；拉伸冲击。uu硬度：球压痕；布氏硬度；洛氏硬度。硬度：球压痕；布氏硬度；洛氏硬度。uu粘接性能。粘接性能。uu耐疲劳性。耐疲
18、劳性。uu蠕变和应力松弛。蠕变和应力松弛。塑料力学性能测试常用标准(1)拉伸性能ISO 527ASTM D 638GB/T 1040-2006压缩性能ISO 604ASTM D 695GB/T 1041弯曲性能ISO 178ASTM D 790GB/T 9341悬臂梁冲击ISO 180ASTM D 256GB/T 1843简支梁冲击ISO 179GB/T 1043仪器化落镖法冲击ISO 6603ASTM D 3763摆锤冲击ASTM D 3420GB/T 8809塑料力学性能测试常用标准(2)撕裂强度ISO 6383ASTM D 1004GB/T 16578硬度ISO 2039ASTM D 7
19、85 GB/T 2411 GB/T 3398 GB/T 9342摩擦磨耗ISO 8295ISO 5470ASTM D 1044 GB/T 3960 GB/T 19089 GB/T 5478粘接性能ISO 15509 ASTM D 3164 ASTM D 3163GB/T 16276塑料热性能测试(1)uu(1)(1)与热传导有关的物理量，如比热容、热导率、与热传导有关的物理量，如比热容、热导率、比容比容( (反映热膨胀反映热膨胀) )和热膨胀系数、收缩率等；和热膨胀系数、收缩率等；uu(2)(2)伴随温度变化发生相态变化伴随温度变化发生相态变化( (固化、软化、熔固化、软化、熔融等融等) )的
20、性质如玻璃化转变温度的性质如玻璃化转变温度( (简称玻璃化温简称玻璃化温度，度，TgTg) )、结晶熔点、结晶熔点(Tm)(Tm)、结晶温度和成型特征有、结晶温度和成型特征有关的性质，如粘度关的性质，如粘度温度特性、剪切速率温度特性、剪切速率温度温度特征、熔体流动速率特征、熔体流动速率(MFR)(MFR)、流出量、流出量( (流出长度、流出长度、质量质量)温度特征等；温度特征等；塑料热性能测试(2)uu(3)(3)与耐热性有关的性质，如随温度变化引起的耐与耐热性有关的性质，如随温度变化引起的耐热变形性热变形性( (热变形温度、维卡软化点、软化温度热变形温度、维卡软化点、软化温度) )、尺寸稳定
21、性尺寸稳定性( (线膨胀系数、热膨胀率、热收缩率、线膨胀系数、热膨胀率、热收缩率、热失重、结晶度或固化度热失重、结晶度或固化度温度特性温度特性) )、机械性质、机械性质及其他性质的变化及其他性质的变化( (如机械性质如机械性质温度特性即耐热温度特性即耐热性、脆化温度即耐寒性、电性能等各种物性性、脆化温度即耐寒性、电性能等各种物性温温度特性度特性) )、随温度变化而变化的耐化学药品性，如、随温度变化而变化的耐化学药品性，如起泡、开裂、变色、失去透明性等外观性能和热起泡、开裂、变色、失去透明性等外观性能和热分解温度、热失重等热稳定性等。分解温度、热失重等热稳定性等。uu(4)(4)燃烧性，如外观变
22、化、燃烧速率及变化。燃烧性，如外观变化、燃烧速率及变化。塑料热性能测试常用项目uu熔体质量流动速率和熔体体积流动速率；熔体质量流动速率和熔体体积流动速率；uu维卡软化点（维卡软化点（VSTVST）；）；uu热变形温度（热变形温度（HDT)HDT)；uu玻璃化转变温度和熔点（结晶行为）；玻璃化转变温度和熔点（结晶行为）；uu热膨胀系数；热膨胀系数；uu动态力学性能（动态力学性能（DMA)DMA)；uu热失重（热失重（TGTG）；）；uu脆化温度；脆化温度；uu流变行为：转矩流变仪，毛细管流变仪流变行为：转矩流变仪，毛细管流变仪, , 旋转流旋转流变仪；变仪；uu燃烧与阻燃性能：氧指数法；炽热棒法
23、；垂直燃燃烧与阻燃性能：氧指数法；炽热棒法；垂直燃烧；水平燃烧。烧；水平燃烧。塑料热性能测试常用标准（1）MFR和MVRISO 1133ASTM D 1238GB/T 3682VSTISO 306ASTM D 1512GB/T 1633HDTISO 75ASTM D 648GB/T 1634DSCISO 11357ASTM D 3417GB/T 19466TMAISO 11359ASTM E 831GB/T 1036DMAISO 6721TGISO 11358脆化温度；ISO 974 ASTM D 746 ASTM D 1790GB/T 5470塑料热性能测试常用标准（2）流变行为转矩流变仪A
24、STM D3795毛细管流变仪ISO 11443ASTM D 3835旋转流变仪ISO 6721-10ASTM D 4440燃烧性能氧指数法ISO 4589ASTM D2863GB/T 2406炽热棒法GB/T 2407垂直燃烧ISO 1210ASTM D 3014GB/T 2408水平燃烧ISO 1210ASTM D 635GB/T 2408塑料电性能测试 uu塑料的电性能特别易受温度、湿度的影响，因此测出的值塑料的电性能特别易受温度、湿度的影响，因此测出的值误差很大，所以对试验片的使用、试验操作要十分注意，误差很大，所以对试验片的使用、试验操作要十分注意，必须严格遵守试验方法。必须严格遵守
25、试验方法。体积电阻率IEC 60093ASTM D 257GB/T 1410介电强度IEC 60243ASTM D 149介电常数IEC 60250ASTM D 150GB/T 1409介质损耗因数IEC 60250ASTM D 150GB/T 1409塑料耐老化性能测试uu塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界因素包括塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界因素包括物理的（热、光、电、辐射能、机械应力等），化学的物理的（热、光、电、辐射能、机械应力等），化学的（氧、臭氧、雨水、潮气、酸、盐雾等）及生物的（霉菌、（氧、臭氧、雨水、潮气、酸、盐雾等）及生物的（霉菌、细菌等）各方面的作用，而
26、会引起化学结构的破坏，使原细菌等）各方面的作用，而会引起化学结构的破坏，使原有的优良性能丧失的现象称为老化。有的优良性能丧失的现象称为老化。实验室光源曝露 ISO 4892GB/T 16422大气自然暴露ISO 877ASTM D 1435GB/T 3681热空气暴露GB/T 7141湿热暴露ISO 4611GB/T 12000塑料扩散与渗透性能测试uu高分子聚合物制作的薄膜或薄片，对水蒸气和各高分子聚合物制作的薄膜或薄片，对水蒸气和各种气体（如；氧气）有良好的阻隔性，也可有良种气体（如；氧气）有良好的阻隔性，也可有良好的气体透过性。好的气体透过性。透气性透气性 ISO 2556 ISO 25
27、56 ASTM D ASTM D 1434 1434 GB/T 1038 GB/T 1038 透水蒸气透水蒸气性性 ASTM E ASTM E 96 96 GB/T 1037 GB/T 1037 塑料光学性能测试uu塑料的光学性能指颜色、光泽、透明性及折射率。塑料的光学性能指颜色、光泽、透明性及折射率。 uu透光率，雾度透光率，雾度 ASTM D 1003ASTM D 1003，GB/T 2410GB/T 2410塑料测试结果的影响因素(1)uu影响塑料试验结果的因素很多，有它内在的原出（例如塑影响塑料试验结果的因素很多，有它内在的原出（例如塑料本身的分子量大小及分布、结构和取向程度、内部缺陷
28、料本身的分子量大小及分布、结构和取向程度、内部缺陷等）。亦有它外在的因素（例如试样制备过程、试验环境等）。亦有它外在的因素（例如试样制备过程、试验环境温度、加载的速率等）。温度、加载的速率等）。uu（1 1）试样制备：加工缺陷、成型条件等。）试样制备：加工缺陷、成型条件等。uu（2 2）试样的状态调节：）试样的状态调节：GB/T 2918GB/T 291819981998塑料测试结果的影响因素(2)uu（3 3）测试环境的湿度和湿度条件对测试结果会产生不同）测试环境的湿度和湿度条件对测试结果会产生不同程度的影响其程度取决于所测的性能和试样材料。程度的影响其程度取决于所测的性能和试样材料。uu（4 4）测试器具仪器的检定和校准状态对测试结果系统误）测试器具仪器的检定和校准状态对测试结果系统误差产生相应的影响。差产生相应的影响。
