(新)常见塑料物性的检测及标准_

常见塑料物性的检测及标准
流动系数
（1）测试的标准：ASTM D1238
（2）常用的测试标准的量测仪器是溶液指数计（Melt Indexer）. （3）流动系数检测方法：是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。

它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成，其测试方法是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，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数。

其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。

（4）测试的具体操作过程是：将待测高分子（塑料）原料置入小槽中，槽末接有细管，细管直径为2.095mm，管长为8mm。

加热至某温度后，原料上端藉由活塞施加某一定重量向下压挤，量测该原料在10分钟内所被挤出的重量，即为该塑料的流动指数。

有时您会看到这样的表示法?MI 25g/10min，它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。

一般常用塑料的MI值大约介于1~25之间。

MI愈大，代表该塑料原料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。

收缩率
测试的标准：ASTM D955
塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后，其尺寸与原模具尺寸之差的百分比。

（3）因结构不同的关系，结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。

一般地，结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍（如下表所示）。

同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料，其收缩率可降低好几倍。

影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度（热塑性）或硬化度（热固性）、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。

<1>热塑性塑料
<2>热固性塑料
热膨胀系数
测试的标准：ASTM D696
塑料加热时尺寸膨胀的比率
由于一般塑料的热膨胀系数比金属大2～10倍，因此在设计模具、塑料与金属并用的器具、塑料的钳核物时，必须详加考虑，以防止因内部应力而造成产品的龟裂变形。

玻璃转移点（TG）
当塑料的温度达到玻璃转移点时，其分子键的分枝开始局部脉动，塑料便由玻璃状变成橡胶状。

当聚合物的温度在Tg时，会由较高温下呈现的橡胶态，转至低温下所呈现的具坚硬易脆性质的玻璃状。

结晶性塑料有明显的Tg及潜热值，聚合物是呈现橡胶态还是玻璃状全视Tg与当时使用时的温度而定，故Tg为聚合物在使用上的重要指针。

（3）下列举数种塑料的Tg值：
塑料的熔点（TM）
塑料的熔点是指塑料由固体状态变成熔融状态时的温度，此时结晶性塑料的比容显着增加，此温度又称可加工温度。

（2）下表为一些塑料的Tm值：
热变形温度（HDT）
测试的标准：ASTM D648
显示塑胶材料在高温受压下能否保持不变的外形，一般用来表示塑料的短期耐热性。

测试方法：将试片在一定压力及一定加温速度下，弯曲到一定程度时的温度。

例如，在一标准试片（127×13×3mm）的中心，置放在455kPa
或1820kPa负载下，并以2℃/min条件升温直到变形量为0.25mm时的温度。

对非结晶塑料，HDT比Tg小10~20℃；对结晶塑料，HDT则接近于Tm。

通常加入纤维补强后，塑料的HDT会上升，因为纤维补强可以大幅提升塑料的机械强度，以致在升温的耐挠曲测试时，会呈现HDT急剧升高的现象。

弹性系数
弹性系数是指塑料受外力作用变形后恢复原来形状的能力，一般以应力对应变的比值表示。

弹性值愈大表示塑料材料的刚性（Rigidity）愈好。

硬度
测试的标准：塑料的硬度常采用洛氏硬度萧氏硬度法来测试。

其中Shore A常用来测定较软的塑料，如TPE等弹性体或橡胶；Shore D则来测定较硬的塑料；而Rock Well几乎都是测定较硬之工程塑料或高性能工程塑料。

它们的公式换算为Shore D ＋ 50 = Shore A。

普通PE、MF、UF、FRP 等塑料较硬，PE类较软。

冲击强度
测试的标准：ASTM D256。

其中有夏比（Charpy）法及艾氏（Izod）法两种。

计算方法是将破坏试片所需的能量值除以试片的宽度。

一般塑料以PVC、PE、PP、ABS等冲击强度较高。

压缩强度
测试的标准：ASTM D695。

塑料承受外来压缩力的能力。

聚缩醛、聚酯、压克力、尿权树脂和美腊明树脂在这方面性能较突出。

弯曲强度
测试的标准：ASTM D790
主要用来测定塑料耐折的能力，以每单位面积多少力来表示。

一般塑料以PVC、美腊明树脂、环氧树脂及聚酯类弯曲强度为佳。

玻璃纤维也常用来提升塑料的耐折性。

弯曲弹性率是指将试片弯曲时（测试方法如弯曲强度），在弹性范围内，单位变形量所产生的弯曲应力。

一般弯曲弹性率越大，则表示该塑胶材料的刚性越好。

抗张强度
测试的标准：ASTM D638
检测的方法：将塑胶材料拉伸到某一程度，所需力量的大小，通常以每单位面积多少力来表示，而其所拉伸长度的百分比即为伸长率。

拉伸强度试片其拉伸的速度通常为5.0～6.5mm/min。

透气率
测试的标准：ASTM D1434
塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度。

吸水率
测试的标准：
检测的方法：将样品烘干后称重，再浸入水中24或48小时，然后取
出来再称重，计算重量增加的百分比。

酚醛树脂、尿醛树脂、尼龙、纤维素树脂等吸水率较高，PE、PP等吸水率较低。

一般吸水率大者，其机械强度与尺寸稳定性易受影响。

游离单体
游离单体含量可表示树脂聚合的程度，一般以?或ppm表示。

用做食品容器的塑料，或单体聚有毒性的塑料对游离单体含量管制较严。

假比重及粒径分布
测试的标准：粒径分布可依ASTM D1921的筛分法测得，假比重可依ASTM D1895的方法测得。

显示塑料原料的颗粒大小及填塞紧密状况。

黏度
测试的标准：ASTM D1823及ASTM D1824的方法测得。

显示胶塑体及胶溶体的特性。

分子量
测试的标准：ASTM D3598。

一般化合物的分子量是不变的，而聚合体的分子量则是大小不均，所以必须采用平均值及分布度表示。

常用的分子量表示法为重量平均分子量MW及数目平均分子量MN，其比值MW/MN称为分子量分布。

比重
测试的标准：ASTM D792水中置换法测得。

物质密度与水密度的比值（水密度为1），所谓密度是指单位体积的重量。

比重可用来估算制品所需原料的重量，而要减轻塑料的用量或
重量可采用发泡的方式解决。

比重可用来估算制品所需原料的重量，而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。

常见塑胶的改性方式及说明
塑料添加剂的简介
添加剂是指分散在塑料分子结构中，不会严重的影响塑料的分子结构，而能改善其性质或降低成本的化学物质。

添加剂的加入，能促使塑料改进基材的加工性、物理性、化学性等功能和增加基材的物理、化学特性。

根据添加剂改进塑料的功能差异，添加剂有许多不同称谓。

具体来说，从增加基材的加工特性方面分析，添加剂包括：
①流动性：滑剂；②热安定；③热安定剂、抗氧化剂；④分散性：加工助剂、分散剂；⑤兼容性：兼容剂、偶合剂；⑥熔融强度：架桥剂、增黏剂。

从增加基材的物理、化学特性方面分析，添加剂包括：①刚性、强度：填充剂、晶核剂；②冲击性：冲击改质剂；③耐热性：填充剂、晶核剂；④耐燃性：耐燃剂；⑤耐候性：安定剂UV 安定剂；⑥导电性：抗静电剂导电涂料填料；⑦颜色：色料；⑧软硬度：可塑剂加工油；⑨密度：发泡剂；⑩透明性：晶核剂，卫生性：抗菌剂。

抗氧化剂
塑料中的不饱和双键受氧原子、热与光的侵袭而引起断裂产生自由基，由此引起连锁反应，使分子链断裂或形成链交联，而导致塑料成品的强度降低或变脆。

抗氧化剂的功能就在于延缓塑料因氧化而分
解，延长塑料产品的寿命。

塑料工业所用的抗氧化剂依功能可区分为：氧化连锁反应抑制剂：如烷基酚（Alkyl phenol）、丁基化基甲苯（Butylated hydroxytoluene简称BHT）、芳香胺类（Aromatic amines）、苯基–B-耐胺（Phenyl –B-Naphthylamine）、烷对锟（Alkyl Quinone）、烯基双酚（Alkylene bisphenol）、烷基酚硫醚（Alkyl phenolthioether）、水杨酸苯指（Phenyl salicylate）等。

过氧化物分解剂：如刘醇急硫醚系、硫丙酸酯（Thio propionate ester）、有机亚磷酸化合物（Organic phosphites）、二硫磺酸盐系等。

（3）重金属不活性化剂：如酰胺化物、联氨化物、芳香族胺系化合物等。

抗静电剂
抗静电剂的主要功能是赋予塑料产生导电性，以使其避免因摩擦而造成静电的积存。

常用的抗静电剂有四级铵盐（Quaternary ammonium salt）、乙氧化胺类、脂肪酸酯类与磺化腊类（Sulfonated wax）等。

发泡剂
塑料用发泡剂主要有三类：
氮气、二氧化碳、及空气，直接压入塑料熔胶中使发泡。

挥发性液体如丁烷、戊烷、石油醚、二氟二氯甲烷等，在升温后即挥发膨胀，而使塑料体发泡，常见的聚苯乙烯泡绵即属于这类型。

分解性化学发泡剂，这类发泡剂一般为固体粉末，它们在加热时即分解放出气体（通常为氮或二氧化碳），而使塑料产生细胞状结构，并减轻重量。

该类发泡剂多为有机的偶氮化合物，如偶氮双甲酰胺
（Azodicarbonamide）、偶氮双异丁晴（Azobisisobutyro-nitrile 简称AIBN）。

发泡的塑料主要有：ABS、PS、PVC、PU、EVA、PE、PP等。

难燃剂
当添加难燃剂的塑料暴露于火焰时，能自行抑制火焰的蔓延，防止烟雾的形成，当火焰去掉时燃烧便会停止。

塑料使用的难燃剂原理大致可分三种：
反应型（Reactive type）的难燃剂可与氧反应形成惰性气体，笼罩在燃烧物四周，降低燃烧物氧气含量，以达到终止燃烧的目的。

凡是燃烧时能产生CO、CO2、NH3及卤素化合物，如PVC、PU泡绵、聚酯或环氧树酯等均选用本法。

非反应型（Non-Reactive type）的难燃剂是含有卤素、磷、氮或硼的化合物，当发生燃烧时，就能分解出一种惰性物，披盖在塑料燃烧物表面，形成一层障碍物，以隔绝外界之氧气，达到耐燃之目的。

含水氧化物如氧化铝的难燃剂遭遇燃烧时，可放出水气，吸收燃烧过程之热气，使燃烧物周围温度降低而达抑制火焰的蔓延，防止烟雾形成。

滑剂
滑剂可分为内部滑剂与外部滑剂，内部滑剂最主要的功能是改善树脂的内流动性，减少树脂分子链间的内摩擦，如脂肪酸脂类（硬脂酸单甘油酯）；外部滑剂在降低树脂对加工机械之黏着，并提高产品表面的光滑易于脱模，如Hoechst Wax。

耐冲击改质剂
耐冲击改质剂通常是具有特殊性的树脂以混炼（Compounding）方式添加，而改善塑料的耐冲击性。

耐冲击改质剂常常影响到塑料的耐热性、流动性或加工性，选择时必须慎重。