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高分子热学性能测试举例分析,高分子人必收藏!

作者: 鑫天汇 编辑: 鑫天汇 来源: 鑫天汇 发布日期: 2018.04.04
信息摘要:
材料的热性能与其生产工艺、产品使用有直接联系。常见的高分子材料的热性能表征指标有热变形温度,熔融指数,玻璃化转变温度,熔点,热分解温度,低温…

材料的热性能与其生产工艺、产品使用有直接联系。常见的高分子材料的热性能表征指标有热变形温度,熔融指数,玻璃化转变温度,熔点,热分解温度,低温脆化温度等等。

 
1.负荷热变形温度
常用的测试材料热变形温度的方法有“马丁耐热试验”,“维卡软化点试验”和“热变形温度试验”。这三种方法原理基本相同,都是将预定应力作用下的标准试样安放于等速升温体系中,然后测定其到达规定变形时的温度。

(1)维卡软化点试验
维卡软化点是在一定升温条件下,以截面积为1平方毫米的压针头在规定负荷下刺入塑料试样1mm深时的温度,以此表征试样的热变形温度。


热变形维卡

试验仪器:鑫天汇热变形维卡软化点温度测定仪

试样要求:
适用于塑料、橡胶、尼龙、电绝缘材料等材料。
试样厚度应在3到6mm范围,宽和长至少为10×10mm,或直径大于10mm的圆片。

测试标准:
ASTM D648-07 Standard Test Method forDeflection Temperature of Plastics Under Flexural Load in the EdgewisePosition.
ISO 75-2:2013Plastics-Determination of temperature of deflection under load- Part 2:Plastics and ebonite.
ISO306:1994 塑料-热塑性塑料维卡软化点温度的测定
GB/T 1633-2000 热塑性塑料维卡软化点温度的测定
GB/T 1634-2001 塑料-负荷变形温度的测定

(2)热变形温度试验
类似维卡软化点试验,区别在于热变形温度试验采用的是一个斧形压头,维卡软化点测试采用的是针形压头。

测试仪器同维卡软化点试验机。

2.熔融指数
熔融指数是在一定的温度和负荷下,聚合物熔体每10分钟通过规定的标准模的质量,其单位是g/10min,也称熔体流动速率。用以表示塑料材料加工时的流动性。

熔体流动速率仪1_副本


试验仪器: 熔融指数仪


测试原理:
将待测塑料粒子置入小槽中,加热融成流体,测量流体在10分钟内被挤出的量。可以用熔体质量流动速率(MFR),还可以用熔体体积流动速率(MVR)表示。熔融指数越大,材料加工流动性越差。

测试标准:
GB/T 3682-2000热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定
ASTM D1238-98 Standard Test Method for MeltFlow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer

3.热分解温度

测试仪器 :热重分析仪
测试原理:
热重分析是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度、时间变化关系的一种热分析技术,可以同时记录试样质量随温度变化的曲线、失重速率随时间的变化曲线,用来研究材料的热稳定性。

测试标准:
ASTM E2402-2005 Standard Test Method forMass loss and Residue Measurement Validation of Thermogravimetric Analyzers
ASTM E2550-2007 Standard Test Method forThermal Stability by Thermogravimetry
ISO 11358-1997 Plastics - Thermogravimetry(TG) of polymers - General principles
JIS K7120-1987 Testing methods of plasticsby thermogravimetry
 
4.玻璃化转变温度
玻璃化转变温度是高分子材料从玻璃态到高弹态转变的特征温度。常用测试方法有差示扫描量热仪,膨胀计法,折光率法,热机械法(DMA)和核磁共振等。

(1)差示扫描量热法
在程序控制温度下,测量单位时间内样品与参比物之间的功率差与温度之间的关系。可以用来表征高分子材料的热稳定性,包括玻璃化转变温度、结晶转变温度、熔点等。
测试仪器: 差示扫描量热仪
测试标准:
ISO 11357-2:1999 塑料差示扫描量热法(DSC) 第2部分:玻璃化转变温度的测定
ASTM D3418-08 用差示扫描量热法测定聚合物转变温度的标准试验方法
 
(2)膨胀计法
在膨胀计内装入适量的受测聚合物,通过抽真空的方法在负压下将对受测聚合物没有溶解作用的惰性液体充入膨胀计内,然后在油浴中以一定的升温速率对膨胀计加热,记录惰性液体柱高度随温度的变化。
由于高分子聚合物在玻璃化转变温度前后体积的突变,因此惰性液体柱高度-温度曲线上对应有折点,此折点对应的温度即为受测聚合物的玻璃化转变温度。

(3)折光率法
利用高分子聚合物在玻璃化转变温度前后折光率的变化测出玻璃化转变温度。

(4)热机械法(DMA)
在加热炉或环境箱内对高分子聚合物的试样施加恒定载荷,记录不同温度下的温度-变形曲线,曲线上的折点对应的温度就是玻璃化转变温度。
 
5.低温脆化温度
脆化温度是塑料低温力学行为的一种量度,以具有一定能量的冲锤冲击试样时,当试样开裂几率达到50%的温度称脆化温度。

微信截图_20180404092953
试验仪器: 低温脆性试验机

测试原理:
每个试验温度下的试验破坏数目计算试样破坏百分率,然后按下式求取脆化温度:
微信图片_20180404091342

式中Tb:脆化温度,K;Th:全部试样破坏的最高温度,K;△T:均匀升温的增量,K;
S:每个试验温度点试样破坏百分数的总和(包括从不破坏的温度到全破坏的温度的破坏百分数的总和)。

试样要求:
尺寸为长20.00mm+/- 0.25mm,宽2.50mm+/- 0.05mm,厚2.0mm+/- 0.10mm的试样,适用于A型测试仪器:冲头半径为1.6mm+/- 0.1mm,钳口半径为4.0mm+/- 0.1mm。

尺寸为长31.75mm+/- 6.35mm,宽6.35mm+/- 0.51mm,厚1.91mm+/- 0.13mm,适用于B型测试仪器:冲头半径为1.6mm+/- 0.1mm。

测试标准:
GB/T 5470-2008 塑料冲击法脆化温度的测定
GB/T 12584-2008 橡胶或塑料涂覆织物低温冲击试验

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