热塑性塑料的主要性能测试方法

GB1040标准的拉伸样条及相关尺寸
测 试 标 准 ： 拉 伸 试 验 的 标 准 规 格 有 GB1040 、 ASTM D638 、 ISO527，其内容相似。 测试设备：电子万能试验机，装有能以一定速度移动的夹具。此 器材还适用于压缩、弯曲、剪断等测试。 测试速度：因为拉伸速度对材料的拉伸性能测试影响很大，所以
拉伸应力： = F/A 伸长率： = L/L100%
塑料材料的拉伸应力应变曲线
拉伸应力应变的计算
拉伸应力(Tensile Stress)：试片变形前，施加于单位面积上的拉伸力的大小。 伸长率(Tensile Strain)：试片原本标线间的长度因拉伸力的作用产生的变化。
屈服点(Yield Point)：应力应变曲线中，即使荷重不增加，伸长率也开始上升 的时刻称为屈服点。此时的应力为屈服强度(Yield Strength)，此时的变形率为 屈服伸长率(Elongation at Yield)。
1、热丝着火 （HWI）:电器产品过 热时，测定可以承受的性能，表 示的是通过电热线达到燃点时所 需要的时间。
HWI（秒） > 120
PLC等级 0
60~120
30~60 15~30 7~15 <7
1
2 3 4 5
2、高电流电弧着火（ HAI）：电器 产品的绝缘材料在接触到电弧 时，显示引燃阻力的试验。在高 电流（ 32.5A）、低电压（ 240V， 60Hz）下，1分钟产生40次电弧， 测定直到引燃时产生电弧的次
HDT测试装置示意
样条规格 最少有2个以上的样条，必要时使用3个以上
尺寸120mm15mm 10mm
样条成型后需放置40小时以上再进行试验
热变形样条尺寸
热塑性塑料材料的热变形温度（HDT）随成型条件不同而
产生差异，主要依赖于成型时材料的重要结构特征如：分子排 向、残留应力、晶体结构、结晶度、填充剂的取向、各向异性 等，其变化对样条的尺寸、收缩率、密度产生一定的影响，因 应力引起形态的细微结构变化，而导致物性的变化。
熔体流动速率（Melt Flow Index）
在规定的温度与荷重下，测定熔融状态下的塑料材料在10分钟内通过某规 定模孔的流量，是评价材料相对流动性的参数。熔流指数（MI）越大，材 料的流动性越好。 MI值越大流动性越好，所以可以成型精密部件，且可以缩短循环时间。按 产品的用途，可以选择与耐热性、冲击强度等不同的物性来互补MI值。 塑料具有随流动速度和粘度发生变化的特性，因此在高速加工条件下，有 可能出现流动性与流动特性不一致的情况，应留意。 试验要求：含有挥发性物 质及水分的塑料粒必须进 行预干燥，不然会引起重 熔流范围 (g/10min) 0.15~1.0 1.0~3.5 3.5~10 10~25 建议样品 用量(g) 2.5~3.0 3.0~5.0 5.0~8.0 4.0~8.0 时间间 隔(min) 6.0 3.0 1.0 0.5 实测MI (g/10min) 1.67 3.33 10.00 20.00
耐火等级 HB
厚度>3.2mm 燃烧速度<3.81cm/分钟
厚度<3.2mm 燃烧速度<7.62cm/分钟
2、垂直试验（Vertical Test） 用途：适用于耐火材料的试 验，测定燃烧时间 试验方法：将样条接触火苗 10秒钟后移开样条，测定燃 烧时间；重复第二次（对5 个样条都实施） 样条和存放条件：与HB试 验相同 火焰要求：甲烷气体，蓝色 单一火苗，高度2cm 耐火 等级 V-0 V-1 V-2 两次燃烧 有焰时间 <10s <30s <30s 第二次燃烧 有焰加无焰时间 <30s <60s <60s 5个样条两次 有焰燃烧总时间 <50s <250s <250s 滴落物有无 引燃脱脂棉 无 无 有
冲击强度表现为样条或制件承受冲击的程度，通常泛指样条在产生破 裂前所吸收的能量。冲击强度随样条形态、试验方法及试验条件表现 出不同的价值，因此不能归为材料的基本性质。
Izod 冲击试验和 Charpy 冲击 试验均属摆锤测定法，不同 的是 Izod 冲击试验是将样条
的一端垂直夹住，而 Charpy
冲击试验是将样条两端水平 夹住，但基本原理二者相
复性差和材料的降解。
25~50
4.0~8.0
0.5
40.00
电性能（Electrical Properties）
应用于电气领域的塑料通常均需要具有绝缘性，要求材料有优秀的电性能。 绝缘破坏电压高，绝缘电阻大的材料能防止因暴露在外的电流引起电介质的 加热现象。塑料如果吸收了水分，会使电性能降低，因此绝缘材料的耐湿性 也很重要。 热丝着火 Hot Wire Ignition（HWI） 高电流电弧着火 High Current Arc Ignition（HAI） 耐电弧 Arc Resistance 比较追踪系数 Comparative TrackingIndex（CTI） 高电压电弧追踪速率 High Voltage Arc Tracking Rate（HVTR）：塑料材 料表面流经高电压、高电流时，不形成导电路的承受能力，测定高电压 （5200V）下形成导电路的速度（单位时间内形成的导电路的长度） 介电强度 Dielectric Strength：材料对高电压的承受能力，为电性的最大强 度，测定材料产生破损时的电压 体积电阻率 Volume Resistivity：材料内部的阻力程度。在材料的反面施加 电压，测定试片的阻力。阻力数值越大，导电性越差，绝缘性越好 表面电阻率 Surface Resistivity：材料表面的抗衡程度。在试片表面两个位 置之间施加电极，测定试片表面的电阻特性
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。
弯曲强度：Fs = (3Pmax t) / 2bh2 弯曲模量：Fm = (t3 m) / 2bh2 其中：b为样条宽度；t 为两支点间的 距离；m 为图表的初期倾斜度； 3Pmax为最大荷重（应力）。 测 试 标 准 ： 拉 伸 试 验 的 标 准 规 格 有 GB9341 、 ASTM D790 、 ISO178，其内容相似。
洛氏硬度(Rockwell Hardness)
比重(Specific Gravity) 模具收缩率(Mold Shrinkage)
拉伸性能（Tensile Properties）
为了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 的计算方法即为拉伸试验。
3、5V燃烧试验 （Bar条型燃烧试验、Plaque板型燃烧试验） 条型燃烧（Bar）试验 样条和存放条件：与HB试验相同 火焰要求：双重火苗（内焰高度 3.81cm/ 外焰 高度12.7cm） 试验方法：将样条接触火苗5秒钟，然后熄灭 火焰5秒钟，测定燃烧时间；重复5次 板型燃烧（Plaque）试验 样条尺寸：15cm15cm 厚度（共3块） 试验方法：与条型燃烧相同 耐火 等级 5VA 燃烧有焰加 滴落物有无 试片中央 无焰时间 引燃脱脂棉 是否有烧穿 <60s 无 无
UL94：美国UL(Underwriters Laboratory)关于塑料的燃烧性的规 格，耐火度：5VA>5VB>V-0>V-1>V-2>HB。
IEC707：国际电气技术委员会的耐火安全规格。
CSA22.2项目的 No.0.6(Test A~J)：应用于加拿大电气、电子产品 的树脂耐火规格。最近与 UL达成协议，认证 UL试验数据，新设 UL的5V试验方法，经UL试验后，只需提供试验报告与用于ID试 验的样品，无需试验即可注册，UL也可以发行在加拿大销售的树 脂类的试验及证书(Certification)。
测试设备：电子万能试验机。此器材还适用于压缩、拉伸、剪断
等测试。 加压速度：加压速度随样条的种类（下图的 H&L ）及轴的间隔
（L）而不同，请参考下表。
冲击强度（Impact Strength） 高分子材料在一般情况下，遇到冲击较易发生破裂。即同样大小的作 用力，当缓慢地作用在高分Leabharlann Baidu样条上时，不会产生破裂，但当突然快 速作用时，样条就会破裂。
同。
Izod冲击试验仪
Charpy冲击试验仪
样条的准备
Izod冲击样条 样条的尺寸
Charpy冲击样条
阻燃性（Flammability） 塑料因其加工容易和价格较低，在许多方面代替金属材料的使 用，且具有阻燃性及耐热性等几种特性，但比起金属来，性质较为 脆弱，有可能成为引发火灾的原因，因此为了防范于未然，许多国 家正在制造各种规格的耐火产品，以此来试验塑料的耐火能力。 有关耐火的规格
5VB
备注
<60s
无
有
板型燃烧
热变形温度（Heat Deflection Temperature）
将样条固定在热变形仪的支架上，施加规定的荷重，浸入硅油 中，以一定的加温速度加热硅油，样条将产生变形。当样条产生 0.254mm的变形量时的温度即为热变形温度（ HDT）。 HDT是塑料的 热性能中最具有代表性的数据，HDT越高，材料的耐热性越优秀。 HDT 试 验有两 种荷重 ： A-1.82MPa ； B-0.45MPa 试验方法：将所需荷重施加在样条 上，然后将样条浸入硅油中，预热 3~5min，以2°C/min 的速度加热油。 测定样条下垂量为0.254mm时的温度。 传 热 媒 质 ： 硅 油 （ 粘 度 100 、 比 重 0.960~0.968、着火点>300°C、一年更 换一次）
热塑性塑料的主要性能测试方法
拉伸性(Tensile properties)-拉伸强度(Ts)和伸长率(Te) 弯曲特性(Flexural Properties)-弯曲强度(Fs)和弯曲模量(Fm) 冲击强度(Impact Strength) 阻燃性(Flammability) 热变形温度(Heat Deflection Temperature) 流动性(Melt Flow Index) 电性能(Electrical Properties)
1、水平燃烧试验（HB Test: Horizontal Burning Test） 用途：适用于耐火较低的材料的试验，测定燃烧速度 样条：12.7cm1.27cm厚度（5个样条） 样条存放条件：23C，湿度50%，48小时以上 火焰要求：甲烷气体，2.54cm蓝色火苗，燃烧器倾角为45
必须依据不同材料、不同样条尺寸采取适宜的拉伸速度。
弯曲性能（Flexural Properties）
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。
拉伸模量(Tensile Modulus)：在变形率较低的区间，应力与应变通常呈直线变 化的关系，此区间的应力与应变的比值（拉伸应力 / 伸长率）被称为拉伸模 量。 断裂强度(Breaking Strength)：指断裂点(Break Point)上对应的拉伸力。 断裂伸长率(Elongation at Break)：指断裂点(Break Point)上对应的伸长率。 拉伸强度(Tensile Strength)：有屈服点的材料，拉伸强度是指屈服强度；不产 生屈服现象的材料，破坏强度即为其拉伸强度。 注意：高聚物材料的机械性质，由于其固有的粘弹性，对变形速度或周围环 境非常敏感，因此以上物性在高聚物材料进行相对比较后或作为基本选择的 标准时使用为佳。以此为基础进行产品设计时应引起注意。