共混人必须知道的塑料物性检测指标
塑料的应用极为广泛,在生活中随处可见的就有:饮用水瓶、口杯、鼠标键盘外壳、笔壳、文件架、快餐盒、保鲜膜等。
塑料制品的合格与否,必须通过各项检测,今天我们主要了解一下常见塑料的各种物性检测指标。
流动系数
(1)常用的测试标准的量测仪器是溶液指数计(Melt Indexer).
(2)流动系数检测方法:是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成,其测试方法是先让塑料粒在一定时间(10分钟)内、一定温度及压力(各种材料标准不同)下,融化成塑料流体,然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克(g)数。其值越大,表示该塑胶材料的加工流动性越佳,反之则越差。
(3)测试的具体操作过程是:将待测高分子(塑料)原料置入小槽中,槽末接有细管,细管直径为2.095mm,管长为8mm。加热至某温度后,原料上端藉由活塞施加某一定重量向下压挤,量测该原料在10分钟内所被挤出的重量,即为该塑料的流动指数。有时您会看到这样的表示法?MI 25g/10min,它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。一般常用塑料的MI值大约介于1~25之间。MI愈大,代表该塑料原料粘度愈小及分子重量愈小,反之则代表该塑料粘度愈大及分子重量愈大。
收缩率
收缩率是指塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后,其尺寸与原模具尺寸之差的百分比。
因结构不同的关系,结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。一般地,结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍。同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料,其收缩率可降低好几倍。影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度(热塑性)或硬化度(热固性)、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。
热膨胀系数
由于一般塑料的热膨胀系数比金属大2~10倍,因此在设计模具、塑料与金属并用的器具、塑料的钳核物时,必须详加考虑,以防止因内部应力而造成产品的龟裂变形。
玻璃转移点(TG)
当塑料的温度达到玻璃转移点时,其分子键的分枝开始局部脉动,塑料便由玻璃状变成橡胶状。当聚合物的温度在Tg时,会由较高温下呈现的橡胶态,转至低温下所呈现的具坚硬易脆性质的玻璃状。结晶性塑料有明显的Tg及潜热值,聚合物是呈现橡胶态还是玻璃状全视Tg与当时使用时的温度而定,故Tg为聚合物在使用上的重要指针。
塑料的熔点(TM)
塑料的熔点是指塑料由固体状态变成熔融状态时的温度,此时结晶性塑料的比容显著增加,此温度又称可加工温度。
热变形温度(HDT)
测试的标准:显示塑胶材料在高温受压下能否保持不变的外形,一般用来表示塑料的短期耐热性。
测试方法:将试片在一定压力及一定加温速度下,弯曲到一定程度时的温度。例如,在一标准试片(127×13×3mm)的中心,置放在455kPa或1820kPa负载下,并以2℃/min条件升温直到变形量为0.25mm时的温度。
对非结晶塑料,HDT比Tg小10~20℃;对结晶塑料,HDT则接近于Tm。通常加入纤维补强后,塑料的HDT会上升,因为纤维补强可以大幅提升塑料的机械强度,以致在升温的耐挠曲测试时,会呈现HDT急剧升高的现象。
弹性系数
弹性系数是指塑料受外力作用变形后恢复原来形状的能力,一般以应力对应变的比值表示。弹性值愈大表示塑料材料的刚性(Rigidity)愈好。 硬度测试的标准:塑料的硬度常采用洛氏硬度,萧氏硬度法来测试。
其中Shore A常用来测定较软的塑料,如TPE等弹性体或橡胶;Shore D则来测定较硬的塑料;而Rock Well几乎都是测定较硬之工程塑料或高性能工程塑料。
它们的公式换算为Shore D+50=Shore A。普通PE、MF、UF、FRP等塑料较硬,PE类较软。
冲击强度
其中有夏比(Charpy)法及艾氏(Izod)法两种。
计算方法是将破坏试片所需的能量值除以试片的宽度。一般塑料以PVC、PE、PP、ABS等冲击强度较高。
压缩强度
压缩强度是指塑料承受外来压缩力的能力。
聚缩醛、聚酯、压克力、尿权树脂和美腊明树脂在这方面性能较突出。
弯曲强度
主要用来测定塑料耐折的能力,以每单位面积多少力来表示。
一般塑料以PVC、美腊明树脂、环氧树脂及聚酯类弯曲强度为佳。玻璃纤维也常用来提升塑料的耐折性。弯曲弹性率是指将试片弯曲时(测试方法如弯曲强度),在弹性范围内,单位变形量所产生的弯曲应力。一般弯曲弹性率越大,则表示该塑胶材料的刚性越好。
抗张强度
检测的方法:将塑胶材料拉伸到某一程度,所需力量的大小,通常以每单位面积多少力来表示,而其所拉伸长度的百分比即为伸长率。拉伸强度试片其拉伸的速度通常为5.0~6.5mm/min。
吸水率
主要用来测试塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度。
检测的方法:将样品烘干后称重,再浸入水中24或48小时,然后取出来再称重,计算重量增加的百分比。
酚醛树脂、尿醛树脂、尼龙、纤维素树脂等吸水率较高,PE、PP等吸水率较低。一般吸水率大者,其机械强度与尺寸稳定性易受影响。
游离单体
游离单体含量可表示树脂聚合的程度,一般以ppm表示。用做食品容器的塑料,或单体聚有毒性的塑料对游离单体含量管制较严。
黏度
测试的标准:粒径分布可依ASTM D1921的筛分法测得,假比重可依ASTM D1895的方法测得。
分子量
分子量是指显示胶塑体及胶溶体的特性。
一般化合物的分子量是不变的,而聚合体的分子量则是大小不均,所以必须采用平均值及分布度表示。常用的分子量表示法为重量平均分子量MW及数目平均分子量MN,其比值MW/MN称为分子量分布。
比重
物质密度与水密度的比值(水密度为1),所谓密度是指单位体积的重量。比重可用来估算制品所需原料的重量,而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。
比重可用来估算制品所需原料的重量,而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。
文章来源:链塑网
ABS头盔安全帽用料PA-709 冲击强度测试
ABS材料高抗冲 耐低温 头盔安全帽用料PA-709 冲击强度测试
ABS的抗冲强度一般是20-100KG/CM3,各个型号参数都不同,建议根据不同的产品特点选择适当的材料。
奇美ABS以残留单体极低而出名。材料尺寸稳定,加工性能良好,外观优良。广泛应用于电子产品,汽车零配件,建筑材料,玩具容器等。我们选择了ABS材料中,高抗冲 耐低温 安全帽用料PA-709型号进行 冲击强度测试。
ABS/PA-709特性备注
POLYLAC PA-709 ABS 台湾奇美
等级:注塑级 颜色:暂无
特性:高抗冲、耐低温
应用领域:汽车领域
物性性能 测试条件 测试方法 测试结果 测试单位
熔融指数(流动系数) ASTM D1238/ISO 1133 0.5 g/10min
ASTM D1238/ISO 1133 5 g/10min
密度 ASTM D792/ISO 1183 1.03
机械性能 测试条件 测试方法 测试结果 测试单位
拉伸强度 ASTM D638/ISO 527 400(5,670) kg/cm2(MPa)[Lb/in2]
伸长率 ASTM D638/ISO 527 40 %
洛氏硬度 ASTM D785 R-102
弯曲模量 ASTM D790/ISO 178 23000(32000) kg/cm2(MPa)[Lb/in2]
弯曲强度 ASTM D790/ISO 178 640(9,070) kg/cm2(MPa)[Lb/in2]
IZOD 缺口冲击强度 ASTM D256/ISO 179 45(8.4) kg·cm/cm(J/M)ft·lb/in
ASTM D256/ISO 179 37(6.9) kg·cm/cm(J/M)ft·lb/in
热性能 测试条件 测试方法 测试结果 测试单位
燃烧性(率) UL94 1.6mmHB
奇美公司PA-709牌号美标测试结果小于国标测试结果,且不同标准下PA-709冲击强度测试结果变化较大,是其他牌号的5倍左右。这充分说明冲击强度测试是一个复杂过程,现有测试标准具有一定局限性,测试结果未必能够真实反映材料性能。
奇美公司PA-709橡胶相含量明显高于其他牌号,其他三个牌号橡胶相含量比较接近,其中0215H偏高,PA-757K最低。PA-709橡胶相质量分数为38.8%,其美标和国标冲击强度有差异,但注塑速度变化对冲击测试基本没有影响,说明高橡胶含量对样件厚度比较敏感。橡胶相能够增加平面应变的作用效果,将表面应力传递到非平面材料上,通过橡胶粒子传递银纹,引发更多的材料参与抵御冲击的过程,因此提高冲击强度。
PA-757K与0215H、HI-121H橡胶相含量接近,样件厚度对冲击强度的影响规律不同,但样件成型速度对冲击强度的影响规律相同,只是PA-757K的影响程度是0215H、HI-121H的50%以内。这说明冲击强度不仅与橡胶含量有关,还与橡胶形态或SAN树脂相结构等因素有关。基本结论是:
(1)奇美公司PA-709牌号橡胶相含量高,冲击样件注塑成型速度对测试结果影响不大,但不同测试标准(ASTM、GB)下冲击测试结果差异较大。
(2)冲击强度测试样件表面剪切应力影响测试结果,剪切应力大,冲击强度测试结果变小。降低注塑速度可以减小表面剪切应力,提高冲击强度测试结果。
(3)不同牌号ABS树脂在不同标准、不同样件制备条件下冲击强度测试结果变化规律不同,标准化的测试数据不能完全真实地反映材料的性能。最后要注意的是,ABS材料冲击强度受环境温度降低而下降,产品易开裂。
国高材比对案例,塑料悬臂梁冲击性能测定,结果异常分析及处理
2023年国高材分析测试中心举行了十余项围绕高分子材料性能测试的实验室比对活动,以期帮助各实验室做好内、外部质量控制,提升实验室检测质量。我中心举办的实验室比对活动分为三部分,分别是试样比对、结果讲评和异常结果解决方案,本文就今年参与我中心《塑料悬臂梁冲击性能的测定》项目的异常结果进行具体分析,并提出了异常处理解决方案,希望帮助其他未参与比对的实验室做好内部自查,提升实验室检测质量。
1. 异常分析思路
2. 异常分析方案确认
逐一从冲击强度测试结果影响因素中的人、机、料、法、环5个方面分别进行排查分析,具体如下:
人员操作(测试条件设置、样品倾斜或未居中放置等测试手法问题);机台原因(设备差异、摆锤能量、冲击速度、摆锤角度、悬臂梁冲击对中、摩擦损失等情况);测试样品波动情况;采用的测试方法是否准确一致;测试环境是否在标准环境内。3. 具体分析过程
(1)现场测试,数据比对分析
对异常结果实验室的设备及测试方法进行了现场分析,了解到其测试设备与我中心虽然结构上有一定的差异,但是机理一致,同时,设备冲击速度、摆锤角度、悬臂梁冲击对中装置、摩擦损失等均无大的差异,但两者选择的摆锤能量不一样,我中心采用的是2. 75J的摆锤,异常结果实验室采用的是5.5J的摆锤,根据本次实验室比对依据的标准GB/T 1843-2008要求,选择摆锤能量范围在2.7-21.7J,冲断试样吸收的能量应在摆锤标称能量10%至80%范围内。对于此款塑料而言,两者选择的摆锤均符合要求。
为了确认两种摆锤测试结果是否存在差异性,选用质量控制样品ABS及PS进行比对测试,结果见表1,使用2.75J摆锤与5.5J摆锤测试的结果差异不大,所以确认两方选择的摆锤差异可忽略。在现场测试时,参数设置、样品摆放对中,双方使用的测试方法一致,可排除A、B及D。
(2)测试样品确认
异常结果实验室测试样品为本次实验室比对统一发放的样品,为同等条件下注塑的标准样条,其长度为(80±2) mm ,缺口剩余宽度为(8.0士0.2) mm ,厚度为(4.0±0.2) mm 。样品制备方式为注塑缺口,缺口类型为 A 型单缺口,可排除C。
(3)现场环境确认
在测试前被测试样必须按照GB/T 2918-2018的规定在标准状态下进行状态调节,并且在试验过程中,试验室的温度和湿度也要达到规定的数值。经了解,异常结果实验室在测试前未根据要求在(23±2)℃、(50±10)%RH的环境下对样条进行48h调节,且在调查过程中实验室环境温度不满足标准规定的标准状态。因此,可确认环境的影响是导致本次冲击强度测试结果异常的主要原因。
历史实验室比对讲评