塑胶料测试方法.ppt

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1、,熱塑性塑膠的主要性能測試方法拉伸性(Tensile properties)-拉伸強度(Ts)和伸長率(Te)彎曲特性(Flexural Properties)-彎曲強度(Fs)和彎曲模量(Fm)衝擊強度(Impact Strength)阻燃性(Flammability)熱變形溫度(Heat Deflection Temperature)流動性(Melt Flow Index)電性能(Electrical Properties)洛氏硬度(Rockwell Hardness)比重(Specific Gravity)模具收縮率(Mold Shrinkage),拉伸性能（Tensile Proper

2、ties）,拉伸應力：=F/A伸長率：=L/L100%,塑膠材料的拉伸應力應變曲線,拉伸應力應變的計算,為了測定高聚物材料的基本物性，對材料施加應力後，測出變形量，求出應力，應力應變曲線是最普通的方法。將樣條的兩端用器具固定好，施加軸方向的拉伸荷重，直到遭破壞時的應力與扭曲的計算方法即為拉伸試驗。,拉伸應力(Tensile Stress)：試片變形前，施加於單位面積上的拉伸力的大小。伸長率(Tensile Strain)：試片原本標線間的長度因拉伸力的作用產生的變化。屈服點(Yield Point)：應力應變曲線中，即使荷重不增加，伸長率也開始上升的時刻稱為屈服點。此時的應力為屈服強度(Yie

3、ld Strength)，此時的變形率為屈服伸長率(Elongation at Yield)。拉伸模量(Tensile Modulus)：在變形率較低的區間，應力與應變通常呈直線變化的關係，此區間的應力與應變的比值（拉伸應力/伸長率）被稱為拉伸模量。斷裂強度(Breaking Strength)：指斷裂點(Break Point)上對應的拉伸力。斷裂伸長率(Elongation at Break)：指斷裂點(Break Point)上對應的伸長率。拉伸強度(Tensile Strength)：有屈服點的材料，拉伸強度是指屈服強度；不產生屈服現象的材料，破壞強度即為其拉伸強度。,注意：高聚物材料

4、的機械性質，由於其固有的粘彈性，對變形速度或周圍環境非常敏感，因此以上物性在高聚物材料進行相對比較後或作為基本選擇的標準時使用為佳。以此為基礎進行產品設計時應引起注意。,測試標準：拉伸試驗的標準規格有GB1040、ASTM D638、ISO527，其內容相似。測試設備：電子萬能試驗機，裝有能以一定速度移動的夾具。此器材還適用於壓縮、彎曲、剪斷等測試。測試速度：因為拉伸速度對材料的拉伸性能測試影響很大，所以必須依據不同材料、不同樣條尺寸採取適宜的拉伸速度。,GB1040標準的拉伸樣條及相關尺寸,彎曲性能（Flexural Properties）,將樣條放在一定長度的兩個支點上，以一定的速度在中間

5、部位施加荷重時變彎，直到引起折斷或達到一定彎曲量時的應力於扭曲的計算方法即為彎曲試驗。,彎曲強度(Flexural Strength)：以一定速度在樣條中心施加作用力，樣條破壞或達到5%變形量時的強度。彎曲強度是測定樣條發生彎曲產生變形時的抗衡性試驗。彎曲模量(Flexural Modulus)：指從樣條中心的上部施加的作用力的大小與樣條所產生的形變之比。彎曲模量越大，剛性越強，彎曲模量越小，塑膠越柔軟。,測試標準：拉伸試驗的標準規格有GB9341、ASTM D790、ISO178，其內容相似。測試設備：電子萬能試驗機。此器材還適用於壓縮、拉伸、剪斷等測試。加壓速度：加壓速度隨樣條的種類（下圖

6、的H&L）及軸的間隔（L）而不同，請參考下表。,彎曲強度：Fs=(3Pmax t)/2bh2彎曲模量：Fm=(t3 m)/2bh2其中：b為樣條寬度；t 為兩支點間的距離；m 為圖表的初期傾斜度；3Pmax為最大荷重（應力）。,衝擊強度（Impact Strength）,Izod衝擊試驗儀,Charpy衝擊試驗儀,Izod衝擊試驗和Charpy衝擊試驗均屬擺錘測定法，不同的是Izod衝擊試驗是將樣條的一端垂直夾住，而Charpy衝擊試驗是將樣條兩端水準夾住，但基本原理二者相同。,高分子材料在一般情況下，遇到衝擊較易發生破裂。即同樣大小的作用力，當緩慢地作用在高分子樣條上時，不會產生破裂，但當突

7、然快速作用時，樣條就會破裂。衝擊強度表現為樣條或製件承受衝擊的程度，通常泛指樣條在產生破裂前所吸收的能量。衝擊強度隨樣條形態、試驗方法及試驗條件表現出不同的價值，因此不能歸為材料的基本性質。,樣條的準備,Izod衝擊樣條,Charpy衝擊樣條,樣條的尺寸,阻燃性（Flammability）,塑膠因其加工容易和價格較低，在許多方面代替金屬材料的使用，且具有阻燃性及耐熱性等幾種特性，但比起金屬來，性質較為脆弱，有可能成為引發火災的原因，因此為了防範于未然，許多國家正在製造各種規格的耐火產品，以此來試驗塑膠的耐火能力。,有關耐火的規格UL94：美國UL(Underwriters Laboratory

8、)關於塑膠的燃燒性的規格，耐火度：5VA5VBV-0V-1V-2HB。IEC707：國際電氣技術委員會的耐火安全規格。CSA22.2項目的No.0.6(Test AJ)：應用於加拿大電氣、電子產品的樹脂耐火規格。最近與UL達成協議，認證UL試驗資料，新設UL的5V試驗方法，經UL試驗後，只需提供試驗報告與用於ID試驗的樣品，無需試驗即可註冊，UL也可以發行在加拿大銷售的樹脂類的試驗及證書(Certification)。,1、水準燃燒試驗（HB Test:Horizontal Burning Test）用途：適用於耐火較低的材料的試驗，測定燃燒速度樣條：12.7cm1.27cm厚度（5個樣條）樣

9、條存放條件：23C，濕度50%，48小時以上火焰要求：甲烷氣體，2.54cm藍色火苗，燃燒器傾角為45,2、垂直試驗（Vertical Test）用途：適用於耐火材料的試驗，測定燃燒時間試驗方法：將樣條接觸火苗10秒鐘後移開樣條，測定燃燒時間；重複第二次（對5個樣條都實施）樣條和存放條件：與HB試驗相同火焰要求：甲烷氣體，藍色單一火苗，高度2cm,3、5V燃燒試驗（Bar條型燃燒試驗、Plaque板型燃燒試驗）條型燃燒（Bar）試驗樣條和存放條件：與HB試驗相同火焰要求：雙重火苗（內焰高度3.81cm/外焰高度12.7cm）試驗方法：將樣條接觸火苗5秒鐘，然後熄滅火焰5秒鐘，測定燃燒時間；重複

10、5次板型燃燒（Plaque）試驗樣條尺寸：15cm15cm 厚度（共3塊）試驗方法：與條型燃燒相同,熱變形溫度（Heat Deflection Temperature）,將樣條固定在熱變形儀的支架上，施加規定的荷重，浸入矽油中，以一定的加溫速度加熱矽油，樣條將產生變形。當樣條產生0.254mm的變形量時的溫度即為熱變形溫度（HDT）。HDT是塑膠的熱性能中最具有代表性的資料，HDT越高，材料的耐熱性越優秀。,HDT測試裝置示意,HDT試驗有兩種荷重：A-1.82MPa；B-0.45MPa試驗方法：將所需荷重施加在樣條上，然後將樣條浸入矽油中，預熱35min，以2C/min 的速度加熱油。測定樣

11、條下垂量為0.254mm時的溫度。傳熱媒質：矽油（粘度100、比重0.9600.968、著火點300C、一年更換一次）,樣條規格最少有2個以上的樣條，必要時使用3個以上尺寸120mm15mm 10mm樣條成型後需放置40小時以上再進行試驗,熱塑性塑膠材料的熱變形溫度（HDT）隨成型條件不同而產生差異，主要依賴于成型時材料的重要結構特徵如：分子排向、殘留應力、晶體結構、結晶度、填充劑的取向、各向異性等，其變化對樣條的尺寸、收縮率、密度產生一定的影響，因應力引起形態的細微結構變化，而導致物性的變化。,熱變形樣條尺寸,熔體流動速率（Melt Flow Index）,在規定的溫度與荷重下，測定熔融狀態

12、下的塑膠材料在10分鐘內通過某規定模孔的流量，是評價材料相對流動性的參數。熔流指數（MI）越大，材料的流動性越好。MI值越大流動性越好，所以可以成型精密部件，且可以縮短迴圈時間。按產品的用途，可以選擇與耐熱性、衝擊強度等不同的物性來互補MI值。塑膠具有隨流動速度和粘度發生變化的特性，因此在高速加工條件下，有可能出現流動性與流動特性不一致的情況，應留意。,試驗要求：含有揮發性物質及水分的塑膠粒必須進行預乾燥，不然會引起重複性差和材料的降解。,電性能（Electrical Properties）,應用於電氣領域的塑膠通常均需要具有絕緣性，要求材料有優秀的電性能。絕緣破壞電壓高，絕緣電阻大的材料能防

13、止因暴露在外的電流引起電介質的加熱現象。塑膠如果吸收了水分，會使電性能降低，因此絕緣材料的耐濕性也很重要。,熱絲著火 Hot Wire Ignition（HWI）高電流電弧著火 High Current Arc Ignition（HAI）耐電弧 Arc Resistance比較追蹤係數 Comparative TrackingIndex（CTI）高電壓電弧追蹤速率 High Voltage Arc Tracking Rate（HVTR）：塑膠材料表面流經高電壓、高電流時，不形成導電路的承受能力，測定高電壓（5200V）下形成導電路的速度（單位時間內形成的導電路的長度）介電強度 Dielectr

14、ic Strength：材料對高電壓的承受能力，為電性的最大強度，測定材料產生破損時的電壓體積電阻率 Volume Resistivity：材料內部的阻力程度。在材料的反面施加電壓，測定試片的阻力。阻力數值越大，導電性越差，絕緣性越好表面電阻率 Surface Resistivity：材料表面的抗衡程度。在試片表面兩個位置之間施加電極，測定試片表面的電阻特性,1、熱絲著火（HWI）:電器產品過熱時，測定可以承受的性能，表示的是通過電熱線達到燃點時所需要的時間。,2、高電流電弧著火（HAI）：電器產品的絕緣材料在接觸到電弧時，顯示引燃阻力的試驗。在高電流（32.5A）、低電壓（240V，60Hz

15、）下，1分鐘產生40次電弧，測定直到引燃時產生電弧的次數。,3、耐電弧 Arc Resistance：顯示為塑膠在高電壓電弧下的承受能力，測定形成導電路（Conducting Path）且電弧消失時所需時間。耐電弧性是未經污染的乾燥狀態下的特性，CTI是因電解質而受到污染的環境下的特性。,4、比較追蹤係數（CTI）：在受到污染的狀態下，承受電壓的程度。此數值越大，在遭污染的環境下，材料的絕緣性能越優秀。作為相對追蹤阻力的指數，將電解質（Ammonium Chloride 0.1%溶液）每隔30秒滴一滴到試片上，測定滴滿50滴時產生蝕痕時的電壓。,洛氏硬度（Rockwell Hardness）,

16、硬度體現的是產品的堅硬程度。在施加荷重的狀態下，測定堅硬的圓珠凹陷時的抗衡性的實驗。如果塑膠中膠含量較多的話，衝擊強度將會增加，但硬度會變小。,1、試片規格：厚度6mm；寬度13mm。2、施加預備荷重，錶盤刻度設在0點上。3、施加15秒鐘的主荷重後，撤去主荷重，預備荷重保持。4、15秒鐘後，記錄錶盤刻度。-RB（R和B之間的距離）。5、計算洛氏硬度的大小=150-RB。,洛氏硬度測量和表示,對於一般的塑膠樹脂來說，由於硬度一般不會很大，均用R尺規來表示。對於特殊塑膠樹脂，如玻璃纖維增強PC，由於R尺規很難正確表達其硬度，一般採用M尺規來表示。,比重和密度（Specific Gravity/De

17、nsity）,比重是指材料的品質與同體積的水在4C時的品質相比所得的比值。密度是指在一定溫度（對於塑膠一般指23C）下，材料單位體積所含的品質，用g/cm3表示。比重和密度不論在意義上還是在數值上都存在一定的差異。比重是材料的成本方面的重要因素，在材料的生產過程和成型過程中用於調節生產。經常混合使用，23C時水的密度略小於1，因此兩個數值產生略微差異，可以用下面公式相互換算：密度=比重0.99756。,實驗方法：比重可以使用已經成型品進行實驗，也可以用粉末和顆粒等成型原料進行測定。和可能產生氣泡等空洞的成型原料比較，成型品更適合於進行測試。使用成型品進行測試時，要等到成型完全收縮以後再進行。方

18、法一（使用成型品）：將一小塊成型品掛在鐵絲上稱出其重量後，放進一定溫度的水裡（也可以是其它參考溶劑）重新稱取重量，以兩者重量之差計算密度。方法二（使用成型原料）：將一定重量的原材料放入持續高溫的已測定好的容積內，以與23C時的重量與體積之差計算比重。,成型收縮率（Mold Shrinkage）,概要材料成型時，會因冷卻產生產品尺寸比模具尺寸縮小的現象，成型收縮率即用百分比來表示此縮小的程度。通常結晶樹脂比非結晶樹脂收縮得更厲害。成型收縮率可以通過調節注塑溫度及壓力等成型條件得到適度的調整。,產生收縮的原因：成型工藝中，因壓力與溫度的變化，有可能出現收縮差異。注塑成型工藝中，樹脂若只存在加熱和冷卻的話，可以按考慮好的填充到模腔內的樹脂的收縮率進行再填充。但實際上，因同時受到壓力和溫度的變化，收縮差異仍會發生。產生收縮的過程：注塑成型時，樹脂經加熱熔融後體積膨脹。將體積膨脹的熔融樹脂填充到空間限定的模腔內後，實施冷卻，在這個過程中樹脂體積將減小，此時的體積減小率就是成型收縮率。,