塑料的性能指标及检测方法「一文读懂十大塑料性能测试手段」

一、灰分？ 什么是灰分呢？

马沸炉

灰分：在高温灼烧时，聚合物发生一系列物理和化学变化，最后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分。一般改性的产品里面，灰分就是硅石、碳酸钙、滑石粉、玻纤、钛白粉等一些无机矿物质。

测试方法：煅烧法（燃烧有机物并在高温下处理其残余物直至恒重），在马沸炉里，600℃进行10min燃烧，称量其残留物。

灰分以质量百分数表示：(M1-M0)×100/M

M表示式样的重量，M1灰分和杯子的重量，M0杯子的重量

目的：测定塑料中无机物质的含量，作为判断材料真假的一个依据以及评判材料性能的一个依据，如：在加玻纤的塑料中，高了塑料材料刚性增加，耐热性增加，但韧性降低，反之，韧性增加，刚性耐热性下降。

二、水分的测试意义？原理？

红外水分测试仪

水分：指含在物体内部的水。

测试原理：主要分为：红外线快速水分测定和卤素快速水分测定

红外线水分测试原理：红外加热法失重是利用红外线加热物体的热效应和强穿透能力，被测物体的水分快速蒸发而失重，通过物体的初始质量和物体蒸发水分后的质量的数据，获得被测物体在某一特定温度下的含水量。

卤素快速水分测定：测试的计算公式：设G为样品干燥前的重量，g为样品干燥后的重量；L为样品含水量，R为样品干燥；LR为样品回潮率‘OR为样品湿重率，故

L=G-g/G （1）

R=g/G （2）

0R=(G-g)/G （3）

OR=G/g （4）

测试目的：水分含量是影响诸如聚酰胺（PA）和聚碳酸酯（PC）等树脂的加工工艺、产品外观和产品特性的一个重要因素。在注塑过程中,如果使用水分含量过多的塑料粒子进行生产,则会产生一些加工问题,并最终影响成品质量,如：表面开裂、反光,以及抗冲击性能和拉伸强度等机械性能降低等。

三、熔融指数

融指仪

熔融指数：是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。

测试方法：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，然后通过一直径圆管所流出的重量或体积。表示方法有MFI：流体质量；MVR：流体体积。

意义：表示该塑胶材料的加工流动性，其值越大，表明流动性越好，反之，越差;在微观上，融指越大表示体现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。

四、拉伸/弯曲的测试意义与原理

弯曲/拉伸测试仪器

拉伸测试：测定高聚物材料的基本物性，对材料施加应力后，测出变形量，求出应力，应力应变曲线是最普通的方法。将样条的两端用器具固定好，施加轴方向的拉伸荷重，直到遭破坏时的应力与扭曲。

弹性模量：E=( F/S)/(dL/L)（材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系）弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。

弹性模量的意义：弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反应。

不同塑料拉伸图形变化

强度：材料在载荷作用下抵抗塑性变形或被破坏的最大能力。

屈服强度：材料发生明显塑性变形的抗力

拉伸强度：在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。

拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。

拉伸断裂应力：σｔ－εｔ曲线上断裂时的应力。

拉伸屈服应力：σｔ－εｔ曲线上屈服点处的应力。

断裂伸长率：试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比。

屈服点：σｔ－εｔ曲线上σｔ不随εｔ增加的初始点。

应力—应变过程

注：

E越大，说明材料越硬，相反则越软；

σb或σy越大，说材料越强，相反则越弱；

εb或S越大，说明材料越韧，相反则越脆。

影响拉伸性能的因素

(1)成型条件：由试样自身的微观缺陷和微观不同性引起

(2) 温度和湿度：

(3)拉伸速度：塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率紧密相关，需要一个时间过程

(4)预处理：材料在加工过程中，由于加热和冷却的时间和速度不同，易产生局部应力集中，经过在一定温度下的热处理或称退火处理，可以消除内应力，提高强度

(5)材料性质：结晶度、取向、分子量及其分布、交联度

( 6)老化:老化后强度明显下降

弯曲性能测试:将样条放在一定长度的两个支点上，以一定的速度在中间部位施加荷重时变弯，直到引起折断或达到一定弯曲量时的应力于扭曲的计算方法即为弯曲试验.

弯曲强度(Flexural Strength)：以一定速度在样条中心施加作用力，样条破坏或达到5%变形量时的强度。弯曲强度是测定样条发生弯曲产生变形时的抗衡性试验

弯曲模量(Flexural Modulus)：指从样条中心的上部施加的作用力的大小与样条所产生的形变之比。弯曲模量越大，刚性越强，弯曲模量越小，塑料越柔软。

弯曲测试

样条弯曲形变

五、冲击的测试意义？原理

冲击测试仪器

定义：摆锤打击简支梁试样的中部，使试样受到冲击而断裂，试样断裂时单位面积或单位宽度所消耗的冲击功即为冲击强度。

意义：冲击韧性是描述高分子材料在高速碰击下所呈现的坚韧程度，或抗断裂能力。一般来说，冲击韧性包括两个方面：受冲击后的变形能力以及扛断裂能力，前者一般用断裂伸长率表示，而后者一般用冲击强度来表示。

冲击强度计算公式： E=A/bd

A：表示冲动时所消耗的功 ；b/d分别表示受冲击部位的宽和厚；E即为冲击强度

冲断试样所消耗的功一般分为以下几个方面：

a）使试样产生破裂的裂纹

b）使其中某些裂纹发展贯穿整个试样而断开

c）使裂纹附近的聚合物发生形变

d）使断开的试样片段飞出去

e）少量的克服空气阻力以及机械零件之间的摩擦力

注：一般来说，在被破坏前所吸收的冲击能越大，断裂伸长也越大，材料的冲击韧性越好。

六、热变形温度

热变形温度（Heat deflection temperature）：对高分子材料或聚合物施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定形变时所对应的温度。

测试原理：塑料试样放再跨距为100mm的支座上，将其放在一种合适的液体传热介质中，并在两支座的中点处，对其施加特定的静弯曲负荷，在等速升温的条件下，试样弯曲变形达到规定值时。

测试目的：处于玻璃态或结晶态的高聚物，随着温度的提高，原子和分子运动能量提高，在外力作用下因其定向运动而导致变形的能力增加，即材料抵抗外力的能力——模量随温度升高而下降，随着温度的提高，固定负荷下塑料产生的变形增加。

影响因素：

1）测试仪器（读数误差 ，试样放置位置）

2）试样制备的方法以及尺寸

3）传热介质

七、维卡软化温度

测试原理：将塑料样条放于液体传热介质中，在一定的负荷和一定的等速升温条件下，试样被1平方毫米的压针头压入1mm时的温度。

维卡测试仪

意义：维卡软化温度是评价材料耐热性能，反映制品在受热条件下物理力学性能的指标之一。材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价材料的实际使用温度，但可以用来指导材料的质量控制。维卡软化温度越高，表明材料受热时的尺寸稳定性越好，热变形越小，即耐热变形能力越好，刚性越大，模量越高。

八、热老化测试

测试原理：将塑料制样至于给定条件(温度、风速、换气率等)的热老化试验箱中，使其经受热和氧的加速老化作用

老化炉

目的：检测暴露前后性能的变化，评定塑料耐热老化性能。

九、粘度测试

粘度测试仪

塑料粘度：是指塑料熔融流动时大分子之间相互摩擦系数的大小。它是塑料熔融流动性高低的反映，即粘度越大，熔体粘性越强，流动性越差，加工越困难，同时也是聚合物分子量大小的一个测评方法。塑料粘度的大小与塑料熔融指数大小成反比。塑料粘度随塑料本身特性，外界温度，压力等条件变化而变化。

十、燃烧测试

燃烧性能：是指材料燃烧遇火时所发生的一切物理和化学变化，这项性能有材料表面的着火性和火焰传播性、发热、发烟、碳化、失重，以及毒性生成物的产生等来衡量。

测试方法：主要有氧指数燃烧性能测试、水平燃烧性能测试、垂直燃烧性能测试、灼热丝可燃指数测试。材料的阻燃性能直接影响材料的使用。

测试原理：将长方形条形样条的一端固定在水平或垂直夹具上，其另一端暴露于规定的试验火焰中，通过测量线性燃烧速率，评价试样的水平燃烧行为；通过测量其余焰火和余焰时间，燃烧范围以及颗粒低落的情况评价塑料的燃烧性能。

测试的意义：在规定的条件下，不同的材料燃烧性能，对材料使用范围以及制造工艺以及燃烧的变化特性都具有重要意义