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一课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,塑料性能质量检测及测试仪器,塑料性能质量检测及测试仪器,1,塑料性能质量检测及其测试仪器,一、塑料性能概述,二、塑料测试项目及相关标准,三、塑料测试仪器,塑料性能质量检测及其测试仪器一、塑料性能概述,2,一、塑料性能概述,塑料性能特点：,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缘性,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。,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。,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。,一、塑料性能概述塑料性能特点：,3,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。,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。,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。,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。,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。,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,4,一、塑料性能概述(2),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(2)塑料与金属等材料性能上的上述不同，源于,5,一、塑料性能概述(3),“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。,“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(3)“表征”常用于评价塑料的分子或结构特性,6,一、塑料性能概述(4),与结构特性有关的分析数据表征：包括分子参数，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说是很重要的。,选择材料所需的数据：产品技术数据表中的数据一般只是,单点,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，而且极难从中看出在实际上如何用好塑料。,一、塑料性能概述(4)与结构特性有关的分析数据表征：包括分子,7,一、塑料性能概述(5),塑料测试的必要性：,1.评价材料的性能行为，以确定其对所需应用的适用性；,2 评价材料是否满足有关安全规定等要求；,3 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；,4 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)塑料测试的必要性：,8,一、塑料性能概述(5),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种产品与另一种产品的使用特性。,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。,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。,一、塑料性能概述(5)材料性能行为的评价包括了解结构性能之,9,塑料性能应用(1)：零配件装配设计相关的材料性能,搭扣配合：拉伸模量 正割模量 蠕变模量 剪切模量 泊松比 拉伸屈服应力 摩擦系数,螺栓连接：压缩强度 拉伸蠕变破裂应力 拉伸蠕变应变 应力松弛,螺纹连接：剪切强度 摩擦系数 拉伸屈服应力,压配合：拉伸模量 压缩模量 蠕变模量 泊松比 压缩强度 拉伸屈服应力 拉伸蠕变破裂应力 应力松弛,可焊接性：剪切强度 密度 摩擦系数 导热率 比热 结晶熔融温度,塑料性能应用(1)：零配件装配设计相关的材料性能搭扣配合：拉,10,塑料性能应用(2)：与挤出过程相关的材料性能,玻璃化转变温度（无定形材料）,熔融温度（半结晶材料）,熔融热焓（半结晶材料）,磨擦系数,导热率,比热,熔体粘度,单轴拉伸粘度,结晶温度（半结晶材料）,结晶热焓（半结晶材料）,结晶动力学（半结晶材料）,塑料性能应用(2)：与挤出过程相关的材料性能 玻璃化转变温度,11,二、塑料测试项目及相关标准,世界上主要的标准,ASTM 美国材料试验学会标准,AFNOR 法国标准化协会标准,BSI 英国标准协会标准,DIN 德国标准化学会标准,JlS 日本工业标准,ISO 国际标准化组织标准,IEC 国际电工技术委员会标准,二、塑料测试项目及相关标准世界上主要的标准,12,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 1183,D7292,GB/T 1033,D1505（聚烯烃）,吸水率,ISO 62,D570,GB/T 1034,熔体流动速率（MFR),ISO 1133,D1238,GB/T 3682,模塑收缩率,ISO 2944（热塑性塑料）,D955,GB/T 17037.4,ISO 2577（热固性塑料）,拉伸强度,ISO 5271,2,D638,GB/T 1040,技术数据表中报告的塑料的主要性能(1)性能ISO方法ASTM,13,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 178,D790,GB/T 9341,悬臂梁冲击强度,ISO 180,D256,GB/T 1843,仪器化落锤冲击强度,ISO 66032,D3763,弯曲负载热变形温度,ISO 751,2,D648,GB/T 1634,维卡软化温度,ISO 306,D1525,GB/T 1633,热膨胀系数,ISO 113592,E831,GB/T 1036,技术数据表中报告的塑料的主要性能(2)性能ISO方法ASTM,14,结构分析相关的材料性能测试,测试性能,ISO,ASTM,拉伸性能,ISO,527,1,，,2,和,4,D638,泊松比,ISO,527,1,，,2,D638,压缩性能,ISO,604,D695,剪切模量,ISO,6721,2,，,5,D5279,拉伸蠕变,ISO,899,1,D2990,摩擦系数,ISO,8295,D3028,弯曲蠕变,ISO,899,2,D2990,压缩蠕变,D2990,断裂韧性,ISO,13586,1,D5045,结构分析相关的材料性能测试 测试性能ISOASTM拉伸性能I,15,加工相关的材料性能的表征(1),测试方法,ISO,ASTM,熔体粘度切变速率数据,ISO 11443,D 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 61,D 1895,密度反应体系PVT 数据,ISO 1183,D 792,导热率,D 5930,模塑收缩率：,热塑性塑料,ISO 2944,D 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(1)测试方法ISOASTM熔体粘度,16,加工相关的材料性能的表征(2),测试方法,ISO,ASTM,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 113575,D 3417,结晶动力学,ISO 113577,D 3417,热固性塑料的反应热,ISO 113575,D 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,E 831,加工相关的材料性能的表征(2)测试方法ISOASTM比热IS,17,塑料性能测试,物理化学性质；,力学性能，也称机械性能；,热性能；,电性能；,耐老化性能；,气体透过性能；,光学性能。,塑料性能测试物理化学性质；,18,塑料物理化学性质测试,密度和相对密度：浸渍法、比重瓶法、浮沉法、密度梯度法。,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。,耐化学药品性：塑料耐酸、耐碱、耐溶剂和其他化学品的能力。,密度和相对密度,ISO 1183,ASTM D 792 ASTM D 1505,GB/T 1033,吸水性,ISO 62,ASTM D 570,GB/T 1034,耐化学药品性,ISO 175,ASTM D 543,GB/T 11547,塑料物理化学性质测试密度和相对密度：浸渍法、比重瓶法、浮沉,19,塑料力学性能测试(1),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，会出现不同的形变和破坏。,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、弯曲强度、扭断强度、硬度等；,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；,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用性能相关的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；,塑料力学性能测试(1)塑料受到外力作用时，由于外力的种类、方,20,塑料力学性能测试(2),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要低。,这些力学性能也受到周围环境(如温度、湿度、光照、水、空气或接触化学药品等)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感,塑料力学性能测试(2)在周期性外力作用下，材料将出现疲劳，可,21,塑料力学性能测试常用项目,拉伸性能：拉伸弹性模量；拉伸强度；断裂伸长率；泊松比。,弯曲性能：弯曲弹性模量；弯曲强度。,压缩性能：压缩弹性模量；压缩强度。,撕裂性能：撕裂强度。,摩擦和摩损。,剪切性能：剪切强度。,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。,硬度：球压痕；布氏硬度；洛氏硬度。,粘接性能。,耐疲劳性。,蠕变和应力松弛。,塑料力学性能测试常用项目拉伸性能：拉伸弹性模量；拉伸强度；断,22,塑料力学性能测试常用标准(1),拉伸性能,ISO 527,ASTM D 638,GB/T 1040-2006,压缩性能,ISO 604,ASTM D 695,GB/T 1041,弯曲性能,ISO 178,ASTM D 790,GB/T 9341,悬臂梁冲击,ISO 180,ASTM D 256,GB/T 1843,简支梁冲击,ISO 179,GB/T 1043,仪器化落镖法冲击,ISO 6603,ASTM D 3763,摆锤冲击,ASTM D 3420,GB/T 8809,塑料力学性能测试常用标准(1)拉伸性能ISO 527ASTM,23,塑料力学性能测试常用标准(2),撕裂强度,ISO 6383,ASTM D 1004,GB/T 16578,硬度,ISO 2039,ASTM D 785,GB/T 2411 GB/T 3398 GB/T 9342,摩擦磨耗,ISO 8295,ISO 5470,ASTM D 1044,GB/T 3960 GB/T 19089 GB/T 5478,粘接性能,ISO 15509,ASTM D 3164 ASTM D 3163,GB/T 16276,塑料力学性能测试常用标准(2)撕裂强度ISO 6383AST,24,塑料热性能测试(1),(1)与热传导有关的物理量，如比热容、热导率、比容(反映热膨胀)和热膨胀系数、收缩率等；,(2)伴随温度变化发生相态变化(固化、软化、熔融等)的性质如玻璃化转变温度(简称玻璃化温度，Tg)、结晶熔点(Tm)、结晶温度和成型特征有关的性质，如粘度温度特性、剪切速率温度特征、熔体流动速率(MFR)、流出量(流出长度、质量)温度特征等；,塑料热性能测试(1)(1)与热传导有关的物理量，如比热容、热,25,塑料热性能测试(2),(3)与耐热性有关的性质，如随温度变化引起的耐热变形性(热变形温度、维卡软化点、软化温度)、尺寸稳定性(线膨胀系数、热膨胀率、热收缩率、热失重、结晶度或固化度温度特性)、机械性质及其他性质的变化(如机械性质温度特性即耐热性、脆化温度即耐寒性、电性能等各种物性温度特性)、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分解温度、热失重等热稳定性等。,(4)燃烧性，如外观变化、燃烧速率及变化。,塑料热性能测试(2)(3)与耐热性有关的性质，如随温度变化引,26,塑料热性能测试常用项目,熔体质量流动速率和熔体体积流动速率；,维卡软化点（VST）；,热变形温度（HDT)；,玻璃化转变温度和熔点（结晶行为）；,热膨胀系数；,动态力学性能（DMA)；,热失重（TG）；,脆化温度；,流变行为：转矩流变仪，毛细管流变仪,旋转流变仪；,燃烧与阻燃性能：氧指数法；炽热棒法；垂直燃烧；水平燃烧。,塑料热性能测试常用项目熔体质量流动速率和熔体体积流动速率；,27,塑料热性能测试常用标准（1）,MFR和MVR,ISO 1133,ASTM D 1238,GB/T 3682,VST,ISO 306,ASTM D 1512,GB/T 1633,HDT,ISO 75,ASTM D 648,GB/T 1634,DSC,ISO 11357,ASTM D 3417,GB/T 19466,TMA,ISO 11359,ASTM E 831,GB/T 1036,DMA,ISO 6721,TG,ISO 11358,脆化温度；,ISO 974,ASTM D 746 ASTM D 1790,GB/T 5470,塑料热性能测试常用标准（1）MFR和MVRISO 1133A,28,塑料热性能测试常用标准（2）,流变行为,转矩流变仪,ASTM D3795,毛细管流变仪,ISO 11443,ASTM D 3835,旋转流变仪,ISO 6721-10,ASTM D 4440,燃烧性能,氧指数法,ISO 4589,ASTM D2863,GB/T 2406,炽热棒法,GB/T 2407,垂直燃烧,ISO 1210,ASTM D 3014,GB/T 2408,水平燃烧,ISO 1210,ASTM D 635,GB/T 2408,塑料热性能测试常用标准（2）流变行为转矩流变仪ASTM D,29,塑料电性能测试,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，必须严格遵守试验方法。,体积电阻率,IEC 60093,ASTM D 257,GB/T 1410,介电强度,IEC 60243,ASTM D 149,介电常数,IEC 60250,ASTM D 150,GB/T 1409,介质损耗因数,IEC 60250,ASTM D 150,GB/T 1409,塑料电性能测试 塑料的电性能特别易受温度、湿度的影响，因此测,30,塑料耐老化性能测试,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（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。,实验室光源曝露,ISO 4892,GB/T 16422,大气自然暴露,ISO 877,ASTM D 1435,GB/T 3681,热空气暴露,GB/T 7141,湿热暴露,ISO 4611,GB/T 12000,塑料耐老化性能测试塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界,31,塑料扩散与渗透性能测试,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，也可有良好的气体透过性。,透气性,ISO 2556,ASTM D 1434,GB/T 1038,透水蒸气性,ASTM E 96,GB/T 1037,塑料扩散与渗透性能测试高分子聚合物制作的薄膜或薄片，对水蒸气,32,塑料光学性能测试,塑料的光学性能指颜色、光泽、透明性及折射率。,透光率，雾度ASTM D 1003，GB/T 2410,塑料光学性能测试塑料的光学性能指颜色、光泽、透明性及折射率。,33,塑料测试结果的影响因素(1),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）。,（1）试样制备：加工缺陷、成型条件等。,（2）试样的状态调节：GB/T 29181998,塑料测试结果的影响因素(1)影响塑料试验结果的因素很多，有它,34,塑料测试结果的影响因素(2),（3）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。,（4）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。,塑料测试结果的影响因素(2)（3）测试环境的湿度和湿度条件对,35,