高分子材料实验室检测技术简介课件

高分子材料实验室检测技术高分子材料实验室检测技术简介简介2Michael.Ervine 2006-11-27比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/91Polymer Technology Application Center高分子材料实验室检测技术简介2Michael.Ervine内内 容容 大大 纲纲(一)材料实验室功能简介(二)如何判断物性表及评估材料(三)工程塑料物理性质介绍 基本性质检测 机械性质检测 热学性质检测 UL规范简介(四)结语比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/92Polymer Technology Application Center内 容 大 纲(一)材料实验室功能简介比亚迪股份公司第三事业(一)高分子材料实验室功能简介比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/93Polymer Technology Application Center(一)高分子材料实验室功能简介比亚迪股份公司第三事业部检测(1)材料检验分析(2)材料及应用研究(3)成形品问题解决与技术服务(4)各部门的互动关系比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/94Polymer Technology Application Center(1)材料检验分析比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2023数据库建立数据库建立 成型成型最适化分析最适化分析模流分析模流分析材料特性材料特性流动性薄壁流动性薄壁分析分析1.单边进胶单边进胶双边进胶双边进胶2.薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度0.6mm0.8mm模流分析数据库模流分析数据库:RHEOMETERPVT物理性质：玻璃纤维成分、比重物理性质：玻璃纤维成分、比重机械性质：拉伸应力、伸长率、弯曲机械性质：拉伸应力、伸长率、弯曲 强度、弯曲模数、冲击强强度、弯曲模数、冲击强度、洛氏硬度度、洛氏硬度热学性质：熔点、玻璃转热学性质：熔点、玻璃转变变温度、热温度、热变形温度变形温度光学性质：光学性质：FTIR、颜色分析、光泽度、颜色分析、光泽度相对结晶度相对结晶度相对结晶度相对结晶度(%)(%)模温模温模温模温最适模温最适模温最适模温最适模温2024/7/95Polymer Technology Application Center数据库建立 成型模流分析材料特性流动性薄壁1.模流(二)如何判断物性表与评估材料?比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/96Polymer Technology Application Center(二)如何判断物性表与评估材料?比亚迪股份公司第三事业部检测比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/97Polymer Technology Application Center比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2023/8/137Pol如何判断物性表与评估材料?耐热范围(HDT,Load 1.8 MPa)SMT级(250):Type LCP PPS PA6T PPA PA9T PA46.TH级(200250):PCT SPS TypeII LCP PA66 PBT PES.工程级(100200):PC POM PMMA PSF 一般级(100):PC/ABS ABS HIPS PP PE防火等级(UL)94HB 94V-2 94V-1 94V-0 94-5VB 94-5VA.综合考量 机械强度,流动性,加工性,抗UV性,耐磨耗性,电气特性,毛边等 价格&供货量比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/98Polymer Technology Application Center如何判断物性表与评估材料?耐热范围(HDT,Load 1.8(三三)工程塑料物理性质介绍工程塑料物理性质介绍 比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/99Polymer Technology Application Center(三)工程塑料物理性质介绍比亚迪股份公司第三事业部检测中心 基本性质(1)比重功能 测试产品比重及重量阿基米得浮力原理 浮力排开同体积之液体的重量 空气中的重液体中的重 比重空气中的重排开同体积之水重比重与价格体积价格 USD/T xT/M3 USD/M3比亚迪股份公司第三事业部检测中心比亚迪股份公司第三事业部检测中心 2024/7/910Polymer Technology Application Center基本性质(1)比重功能比亚迪股份公司第三事业部检测中心 基本性质(2)灰份含量高温灰化炉功能测试塑料材料残留的灰份(800,4hr)预先检查成型品在SMT制程是否起水泡(250,5min)工程塑料内之基本成分基材：树脂本身物性补强填充物：玻璃纤维、碳纤维、矿物质等。界面活性剂或相容剂：表面处理改质剂。阻燃剂：卤素及非卤素（磷酸脂）防火剂。其它2024/7/911Polymer Technology Application Center基本性质(2)灰份含量高温灰化炉功能2023/8/13基本性质(3)-水分含量2024/7/912Polymer Technology Application Center基本性质(3)-水分含量2023/8/1312Polyme基本性质(4)烘干条件2024/7/913Polymer Technology Application Center基本性质(4)烘干条件2023/8/1313Polyme基本性质(5)-熔融流动指数(MFI)2024/7/914Polymer Technology Application Center基本性质(5)-熔融流动指数(MFI)2023/8/131基本性质(6)颜色2024/7/915Polymer Technology Application Center基本性质(6)颜色2023/8/1315Polymer T工程塑料着色方式工程塑料着色方式颜颜(染染)料干粉料干粉液态色浆液态色浆色母色母塑料染色塑料染色着色方式着色方式优点优点缺点缺点缺点改善方式缺点改善方式混合混合比率比率%0.10.40.10.40.10.40.10.44 412121.1.降低配色成本降低配色成本2.2.颜色分散均匀颜色分散均匀1.1.污染料桶与机台污染料桶与机台2.2.高温易产生色变高温易产生色变3.3.胶粒与色粉易分离胶粒与色粉易分离改成色粉式进料机改成色粉式进料机(loss(lossin weight)in weight)，可解决清理可解决清理与精度问题与精度问题1.1.2.2.颜色分散均匀颜色分散均匀3.3.解决色系相溶解决色系相溶1.1.污染料桶与机台污染料桶与机台2.2.高温易产生色变高温易产生色变3.3.胶粒与色粉易分离胶粒与色粉易分离较难改善较难改善1.1.2.2.库存管理容易库存管理容易3.3.解决色系相溶解决色系相溶1.1.无法使用自动抽料无法使用自动抽料2.2.胶粒与色母易分离胶粒与色母易分离改成色母式进料机改成色母式进料机(loss(lossin weight)in weight)，可解决胶粒可解决胶粒与色母分离和色差问题与色母分离和色差问题但需投资约但需投资约2525万万/台费用台费用1.1.弹性化生产弹性化生产2.2.颜色有一致性颜色有一致性3.3.解决色系相溶解决色系相溶1.1.增加生产管理增加生产管理2.2.胶粒物性下降胶粒物性下降3.3.需有专业人才需有专业人才增加染色胶粒需求量增加染色胶粒需求量，培养内部管理与技术人培养内部管理与技术人员员2024/7/916Polymer Technology Application Center工程塑料着色方式颜(染)料干粉液态色浆色母塑料染色着色方式优standardstandardstandardstandardstandardstandardE=10E=10E=16E=16E=1.2E=1.2E=1.7E=1.7E=3.9E=3.9E=4.6E=4.6色母掺混再色母掺混再用自动抽料用自动抽料色母掺混再色母掺混再用人工进料用人工进料compoundcompound再再用人工进料用人工进料色差样品相片与分析数据色差样品相片与分析数据2024/7/917Polymer Technology Application CenterstandardstandardstandardE=10机械性质(1)拉伸、弯曲性质2024/7/918Polymer Technology Application Center机械性质(1)拉伸、弯曲性质2023/8/1318Poly机械性质(2)冲击韧性2024/7/919Polymer Technology Application Center机械性质(2)冲击韧性2023/8/1319Polymer用途作为材料选择时参考成品结晶度分析研判竞争对手使用材质模流分析所需参数功能 1)熔融温度 2)冷结晶温度 3)结晶焓 4)玻璃转化温度 5)比热 6)(熔融)结晶温度热学性质(1)结晶性质（DSC）2024/7/920Polymer Technology Application Center用途功能热学性质(1)结晶性质（DSC）2023/8/热学性质(2)加热失重性能（TGA热重量分析仪）功能热裂解温度裂解速度灰份用途材料热裂解温度测定确认材料规格作为成形加工参考填充物含量比例 Anti-Flux 固含量检测2024/7/921Polymer Technology Application Center热学性质(2)加热失重性能（TGA热重量分析仪）功能20聚合物的结晶行为聚合物材料的热性质2024/7/922Polymer Technology Application Center聚合物的结晶行为2023/8/1322Polymer Tec不定型与半结晶状态决定高分子是否具有结晶性的关键因素：高分子链的规则性不定型（amorphous）Tg半结晶（semi-crystallization）Tm、Tc2024/7/923Polymer Technology Application Center不定型与半结晶状态决定高分子是否具有结晶性的关键因素：202不定形 V.S.结晶性2024/7/924Polymer Technology Application Center不定形 V.S.结晶性2023/8/1324PolymerGlassy Amorphous StateVTempTgLiquidGlassy，amorphoussemi-crystalline2024/7/925Polymer Technology Application CenterGlassy Amorphous StateVTempTgL不定型与结晶性聚合物之性质比较2024/7/926Polymer Technology Application Center不定型与结晶性聚合物之性质比较2023/8/1326Poly不定形状态的五种黏弹性行为温度温度T（）Log ErTg玻璃状态皮革似区域橡胶似区域橡胶似流动流体流动玻璃转换SemicrystallinpolymerTm2024/7/927Polymer Technology Application Center不定形状态的五种黏弹性行为温度T（）Log ErTg玻璃状聚合物的热性质温度变化所致状态的变化玻璃转移温度：Tg熔融结晶温度：Tc熔点 ：Tm热裂解温度 ：Tdviscosity；shear stress；meltflow index加工温度的设定模温设定2024/7/928Polymer Technology Application Center聚合物的热性质温度变化所致状态的变化加工温度的设定模温设定实用的热分析技术 DSC（Differential Scanning Calorimeter）熔点、结晶焓、比热、玻璃转移温度 TGA（Thermogravimetric Analyzer）热裂解温度、热稳定性、材料组成 DMA（Dynamic Mechanical Analysis）分子间的松动2024/7/929Polymer Technology Application Center实用的热分析技术 DSC（Differential DSC（热示差扫瞄热卡记）EndoExo2024/7/930Polymer Technology Application CenterDSC（热示差扫瞄热卡记）Endo2023/8/1330PTGA测试原理高分子材质在加热后其重量之变化情形2024/7/931Polymer Technology Application CenterTGA测试原理高分子材质在加热后其重量之变化情形2023/8TGA（热重量分析仪）2024/7/932Polymer Technology Application CenterTGA（热重量分析仪）2023/8/1332Polymer 热学性质(3)-热变形温度、VICAT软化点(HDT)用途评估工程塑料对SMT制程高温的承受能力评估塑料对使用环境变异的适应力功能测试塑料在0.45Mpa或1.80Mpa负荷下之热变形温度测试塑料的Vicat软化点温度2024/7/933Polymer Technology Application Center热学性质(3)-热变形温度、VICAT软化点(HDT)用傅立叶红外线光谱仪(FTIR)功能 分析有机物质的成分与种类 用途 测试金属端子上残 留有机物 电镀液成分检验 不明有机物鉴定2024/7/934Polymer Technology Application Center傅立叶红外线光谱仪(FTIR)2023/8/1334Poly毛细管流变仪DMA2024/7/935Polymer Technology Application Center毛细管流变仪DMA2023/8/1335Polymer Te工程塑料的UL规范(1)塑料材料应用在电子/电机结构零件或家用电器上须经UL单位机构(Underwriters Laboratories Inc.)严格的检验认证，主要为降低电气性质或燃烧伤害的可能性。除产品功能段外，塑料原料也必须符合UL的要求，凡经由UL单位认可之塑料材质特性将列入报告“Recognized Component”，同时对此塑料材质发予认证书，俗称“Yellow Card”。2024/7/936Polymer Technology Application Center工程塑料的UL规范(1)塑料材料应用在电子/电机结构零件或UL Card 范例QMFZ2 November 3,1994Component-PlasticsTORAY CHEMICAL CO.LTD E54705(M)RTI H DMin UL94 Elec Mech H H V 4 CThk Flame With w/o W A T 9 TMtl Dsg Col mm Class Imp Imp I I R 5 IPolyamide,type 66 nylon(PA66),furnished in the form of granules or pellets.Nylamid 413-33 BK 1.5 94HB 65 65 65 -132 RD 1.8 94V-0 120 95 105 3 0 -YL 3.2 94V-2 120 95 105 2 0 0 -0Polyamide,type 6 nylon(PA6),furnished in the form of pellets.200 All 0.8 94HB 130 100 105 4 0 -All 1.6 94HB 130 100 105 4 0 -All 3.0 94HB 130 100 105 3 0 2 6 12024/7/937Polymer Technology Application CenterUL Card 范例QMFZ2 防火等级(1)-94HB水平燃烧测试 试片摆放方法夹住试片，使试片与X轴保持水平，并与Y轴成45度角。记录记录试片从25mm至100mm之间，火焰燃烧未达100mm前熄灭所耗之时间与长度。测试分类标准 在试片厚3.013.0mm，燃烧至75mm长时，其燃烧速率不可超过38mm/min。在试片厚小于3.0mm，燃烧至75mm长时，则其燃烧速率不可超过75mm/min。试片燃烧至100mm前必须熄灭2024/7/938Polymer Technology Application Center防火等级(1)-94HB水平燃烧测试 试片摆放方法2023防火等级(2)-94V 垂直燃烧测试试片摆放方法垂直夹住试片，并于距试片底端305mm处，铺厚6.0mm之药用棉花。测试分类标准2024/7/939Polymer Technology Application Center防火等级(2)-94V 垂直燃烧测试试片摆放方法2023工程塑料的UL规范(2)RTI(Relative Temperature Index)评估绝缘塑材，在长期(一般测试60,000小时)使用下，仍能保持50%其机械物理及电器特性之温度指针。HWI(Hot Wire Ignition)将塑料样品，以电阻线缠绕，藉由电热能量的加热，塑料样品转为发热变红而起火燃烧，或未产生火焰但样品焚化时，其所需之平均时间，可依其时间长短分类。HAI(High Amp Arc Ignition)塑料绝缘材在偶尔不正常操作下，暴露于电弧中，若此电弧强度过高，可能引起火花，计算会引起燃烧的电弧产生次数。2024/7/940Polymer Technology Application Center工程塑料的UL规范(2)RTI(Relative Tem工程塑料的UL规范(3).HVTR(High Voltage Tracking Rate)目的为:测试塑料表面在遭受高电压低电流环境下，产生磁化轨迹或可识见碳化通路之速率(UL可容许最大电路轨迹为25mm/min)。.CTI(Comparative Tracking Index)电路设备有可能在高电压状况，塑料绝缘体暴露电路设备有可能在高电压状况，塑料绝缘体暴露于污染环境，或是表面受到污染，而引起电路导通，于污染环境，或是表面受到污染，而引起电路导通，造成设备当机，此测试为加速仿真污染环境下电路失造成设备当机，此测试为加速仿真污染环境下电路失败的条件。败的条件。2024/7/941Polymer Technology Application Center工程塑料的UL规范(3).HVTR(High Volt阻燃化原理与机构（1）阻燃剂阻燃剂(Flame retardant)可说是种较好的耐长时间物质阻燃剂之功用阻燃剂之功用主要为抑制燃烧的进行物理作用物理作用 1)藉冷却效果：阻燃剂释出低温物质来冷却，使 温度低于燃点而无法燃烧。2)藉形成保护膜：促使或本身形成一固态或气态层 来阻止气体释出，隔绝氧气及热传导。3)藉稀释作用：阻燃剂燃烧后产生中性气体，冲淡 氧气，使之低于最低含氧量。2024/7/942Polymer Technology Application Center阻燃化原理与机构（1）阻燃剂(Flame retardant阻燃化原理与机构（2）化学作用化学作用：大多数化学作用主要发生于固相和气相：大多数化学作用主要发生于固相和气相 1)气相反应自由基被阻燃剂所终止，放热过程停止，系统冷却，可燃气体供应减少，从而完全抑制燃烧。2)固相反应有两种形式之作用发生 A.阻燃剂加速高分子之降解，而造成聚合物显 著的流动，从火焰的影响带移去，以阻止 继续燃烧。B.阻燃剂经由脱水作用，而在高分子表面形成 一氧化碳层，以隔绝氧气及热传导。2024/7/943Polymer Technology Application Center阻燃化原理与机构（2）化学作用：大多数化学作用主要发生于固相阻燃剂分类有机阻燃剂 溴系 磷酸酯 氯系无机阻燃剂 氢氧化铝 氢氧化镁 硼酸锌 其它2024/7/944Polymer Technology Application Center阻燃剂分类有机阻燃剂2023/8/1344Polymer T氧气指数测试试片大小 长70150mm 宽6.50.5mm 厚3.00.5mm测试方法 以点火器点燃试片顶端，当试片上端全部着火时，移去点火器，调整燃烧时间为3min或燃烧长度50mm时之氧气浓度。氧气指数计算 OI%=O2/(O2+N2)*100%2024/7/945Polymer Technology Application Center氧气指数测试试片大小2023/8/1345Polymer 常见材料氧气指数聚合物 氧气指数(%)聚四氟乙烯(PTFE)95.0聚氯乙烯(PVC)47.0LCP;E130i 44.0聚碳酸补强树脂(40%GF PC)30.5尼龙66(PA66)28.0 聚碳酸纯树脂 27.0 聚苯乙烯(PS)18.3聚乙烯(PE)17.42024/7/946Polymer Technology Application Center常见材料氧气指数聚合物 塑料电气性质(1)电阻(Insulation Resistance)表面电阻(surface resistance)电压与由材料表面的湿气或其它导电性杂质所引起的电流之间的比值，与材料的性质及表面干净度有关。体积阻抗(volume resistance)电压与通过材料内部的电流间的比值。阻抗系数：电位梯度与电流密度的比值。(V/d)/(I/A)R(A/d)A:电极面积 d:电极间隔2024/7/947Polymer Technology Application Center塑料电气性质(1)电阻(Insulation Resista常见聚合物的体积阻抗聚合物 体积阻抗(ohm-cm)聚四氟乙烯(PTFE)1018PPO 1017聚碳酸酯(PC)5*1016热塑性聚酯(PBT,PET.)3*1016环氧树脂(EPOXY)1016PE,PP,PS 1016ABS 2*1014PMMA 1014PA66 10142024/7/948Polymer Technology Application Center常见聚合物的体积阻抗聚合物 塑料电气性质(2)介电性质 介电常数(Dielectric Constant)绝缘材料的介电容量与真空或空气的介电容量之比值；亦即绝缘器储存电量的能力。注:将绝缘器放置在两个导电金属板间储存电荷，单位电压所储存 的电量，称为介电容量。介电强度(Dielectric Strength)介电崩溃电压除以材料厚度之比值。注:绝缘材料在失去其绝缘性前，所能忍受之最大电压，称为介电 崩溃电压。2024/7/949Polymer Technology Application Center塑料电气性质(2)介电性质2023/8/1349Polyme常见聚合物之介电常数聚合物 介电常数聚四氟乙烯(PTFE)2.1PCT 2.7SPS 2.8热塑性聚酯(PBT,PET.)3.2ABS 3.2聚碳酸酯(30%GF PC)3.5尼龙 3.5-3.8环氧树脂(EPOXY)4.5-5.1 2024/7/950Polymer Technology Application Center常见聚合物之介电常数聚合物 塑料电气性质(3)耗散因子(dissipation factor)电力损失指出了绝缘器的效率，耗散因子就是绝缘材料这种效率指示的量测。能指出绝缘材料能量的损失量(即由电能转换成热能的比例)，比例愈低则介电性愈 佳。电弧阻抗(arc resistance)材料抵抗高伏特电弧作用的能力，以产生电导性所需的时间来定义。2024/7/951Polymer Technology Application Center塑料电气性质(3)耗散因子(dissipation fac（四）结 语2024/7/952Polymer Technology Application Center（四）结 语2023/8/1352Polymer Tech工程塑料物性比较表2024/7/953Polymer Technology Application Center工程塑料物性比较表2023/8/1353Polymer Te2024/7/954Polymer Technology Application Center2023/8/1354Polymer Technology