工程塑料改性基础知识和塑料测试方法介绍

常用的一些测试条件：
PE
190℃
2.16kg
PP
230℃
2.16kg
ABS
220℃
10kg
200℃
5kg
PC
300℃
1.20kg
PA
275℃
0.325kg
单位：根据定义，可得g/10min。
拉伸强度及断裂伸长率
拉伸实验
GB/T1040 / ISO527 /ASTM D638
→材料抗拉伸应变的能力。 通用的塑料测试样条为哑铃形样条。
工程塑料改性基础知识和 塑料测试方法介绍
目录
一、塑料的分类和应用实例 二、塑料改性知识介绍 三、塑料性能测试方法以及测试设备介绍
一、塑料的分类和应用实例
塑料的主要分类及用途
通用塑料
热塑性塑料
工程塑料
100°C
通用工程塑料
150°C
特种工程塑料
热固性塑料 热塑性弹性体
不可逆化学变化，耐热高 部分代替橡胶，加工方便
✓ 耐温性
高温（熔点、热变形、维卡等） 低温（低温冲击，脆化温度等）
✓ 耐候性
热氧老化、光老化等
✓ 功能性 百度文库燃性、绝缘性、电磁屏蔽等 ✓ 加工性能
熔融指数、粘度、收缩率等
主要标准体系
• ASTM（美国材料与实验协会标准） • ISO（国际标准化组织标准） • GB（中国国家标准）
说明： 根据目前的标准发展，GB、DIN（德国标准）、
抗冲改性剂
抗冲击性指塑料在断裂之前 吸收冲击能量的能力。
增加冲击强度 提高延伸率
降低刚性 降低强度 降低耐热性
抗冲改性 剂会带来 某些性能 的降低。
主要有这 些抗冲改 性剂……
橡胶 三元乙丙胶，EPR，NBR，天然橡胶，SBS 丙烯酸酯橡胶
聚烯烃弹性体 乙烯－丁烯共聚物，乙烯－辛烯共聚物
其它 聚氨酯，离聚物
不同尺寸和不同缺口形状的试样测试结果不可比较。 常用单位为kgf/m2、kJ/m2、J/m等。
热变形温度及维卡软化温度
HDT & Vicat
GB/T1633 / 1634，ISO306 /75，ASTM D1525/648
→指塑料试样浸在等速升温的合适液体传热介质中，在 一定的静负载作用下，试样变形达到定值的温度。
只是要求的燃烧样条比较大，355*100，厚度尽可能与最终样件一 致。
不同厚度的测试样条，燃烧结果不可直接比较。
同种样品，1.6mm样条通过了V-0，3.2mm样条肯定可以通过 V-0。
其他
→密度/CTI/灼热丝/各种组合测试
密度：我们采用的排液法。测试介质的选择，密度要与 测试样品的密度有一定量的差别。同种产品的样块和粒 料会有差别。
少。
冲击强度
简支&悬臂梁 冲击实验
GB/T1043 / 1843，ISO179 /180，
ASTM D6110/256 →指对试样施加一次冲击弯曲负荷，使试样破坏， 并用试样破坏时单位面积/厚度所吸收的能量衡量 材料冲击韧性的方法。
分类：
按冲击方式分：简支梁冲击和悬臂梁冲击。 按有无缺口分：无缺口冲击强度和缺口冲击强度。
应用实例1——通用塑料
通用塑料力学性能和耐热性能较低，一般不能作为结构材
料，但大面积使用。通用工程塑料耐热在100°C以下。主要 用于农用薄膜、塑料容器、管道、灯罩…..
管道，PVC
保鲜膜，PE
保鲜盒，PP
有机玻璃，PMMA
仪表外壳，PS 玩具，ABS
应用实例2——通用工程塑料
工程塑料和通用塑料相比，强度与耐热性优异，可作为工 业用结构材料并应用于具有功能作用结构。通用工程塑料耐 热在100~150°C左右，主要用于汽车，电子电器等领域。
我想同时提 高刚性和韧
性？
提高冲击性能 是以降低刚性 为代价的，反
之亦然!
功能改进：添加剂
我使用的材料容易燃烧，怎么办？ 我的制品在户外使用时变黄了，怎么办？ 我的产品表面容易积尘，怎么办？ 我的产品表面容易划伤，怎么办？
在材料中添加： 阻燃剂 光稳定剂 抗静电剂 耐刮擦剂
“保持”
性能类
耐热老化性：抗氧剂，金属螯合剂 耐光老化性：光吸收剂，光稳定剂 其它稳定性：抗水解剂，酸吸收剂
CTI：将规定浓度的特定实验溶液 ，滴于已施加电压的两特制铂电极 之间的固体绝缘材料表面,以电极间是否形成电痕来评价该固体绝缘 材料在电场和污染介质联合作用下的电痕化的耐受能力 。
• 灼热丝：利用标准规定的无火焰起燃源的模拟技术，将规定材质形 状和尺寸的电热丝，用~150A大电流加热至550-960℃实验温度1min 后，以1N规定压力垂直灼烫试品30S后，视试品及铺垫层是否引燃及 其持燃时间来评定电工电子成品内部的着火危险性。
抗冲改性剂通常是一些玻璃化转变温度低于室温的弹性体。
C：复合/增强
增强材料
提高刚性 提高强度 尺寸稳定性
降低延伸率 可能造成翘曲
注意，增强 会带来某些 性能的改变。
纤维：
常用的增 强材料有 这些……
玻璃纤维 矿物纤维
碳纤维
晶须
填料：滑石粉，碳酸钙，云母，硅灰石，玻璃微珠
蒙脱土，高岭土， 硫酸钡
增强材料通常是一些无机矿物组成。
容器
聚碳酸酯 PBT、PA
计算机外壳 电子元器件
缺点
比如耐候性差会带 来以下不良影响： 色变 表面裂纹 光泽度损失 拉伸强度损失 伸长性能损失 冲击强度降低
原油原料
石化公司 塑料公司
注塑成型厂
改性厂商
生产商
聚合物改性概述
性能 改进
合金——流动性、耐化学性等 增韧——抗冲击性 矿物填充——尺寸稳定性、刚性、耐热性 玻纤增强 ——尺寸稳定性、刚性、耐热性
由于条件的限制，我们不可能购置齐全各种测试设备，就需要 大家动脑动手利用现有的设备创造条件，完成性能的评估。如 将恒温恒湿箱和烘箱等结合起来，可以做制件的高低温测试。
测试设备
ARES流变仪—美国TA公司
ARES是控制应变流变仪, 可 以独立控制振动频率、样品应变、 应变速率和温度,可以测量试样的 静态剪切粘度、法向力、剪切模 量、复合粘度、储能模量和损耗 模量、阻尼；控制应变流变仪采 用一个驱动器对试样进行变形应 变，然后以一个独立的传感器测 量产生的应力,此系统能精确的提 供广阔的频率范围,并同时达到比 应力流变仪更小的动态应变。
阻燃性
GB/T2408/UL94/GB8410/TL1010/FMZSS302 →燃烧级别/燃烧速度
• 水平燃烧级别：样条水平放置进行燃烧，计算燃烧速度,进行判断。 • 垂直燃烧级别：样条垂直放置进行燃烧，根据燃烧时间和现象，判
断级别V-0,V-1,V-2。 • 燃烧速度：汽车内饰件对燃烧的一种强制要求。是一种水平燃烧，
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1.
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2020.10.20Tuesday, October 20, 2020
2.
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。17:51:4917:51:4917:5110/20/2020 5:51:49 PM
样条有效尺寸的差别：
GB/T1040：50 （标距） *10 （宽） *4 （厚） ； ISO527：50*10*4，但圆角半径较小； ASTM D638：50*13*3.2； 老DIN：20*4*2。
试验设备：万能试验机或拉力试验机。 强度单位为MPa，伸长率单位为%。
弯曲强度及弯曲模量
弯曲实验
“效能”
扩展类
阻燃剂 抗静电剂 成核剂 抗菌剂 发泡剂 消雾剂 降解剂 着色剂 扩链剂
润滑剂 加工助剂 增塑剂
“加工” 脱模剂 相容剂 抗冲改性剂
改善类
开口剂 交联剂
使用条件
透明度、耐刮擦性、电性 能、可喷涂性
可加工性
使用条件
使用环境
热、湿度，压力、载荷、光 照、氧，辐射，接触介质
成本 法规认证
产品
关键影响因素：
样条注塑工艺：温度、保压时间等； 样条形状、尺寸和尺寸的测量等。
GB/T15585：圆片（d102*3.2）和长条（127*12.7*3.2） ；
GB/T17037.4和ISO194-4相同，方片（60*60*2或1）； ASTM D955包含上述所有类型样条；还有客户自定的尺寸。 样条的形状和尺寸不同，测试结果不可比。
使用环境
成本
原料价格，加工费用，废品率， 使用寿命，后加工费用，
可加工性
加工方法，加工窗口，废品 率，精度，形状
法规认证
阻燃性、食品级、毒性
三、塑料性能测试方法 以及测试设备介绍
工程塑料的性能
✓ 力学性能
强度（拉伸强度、弯曲强度等） 刚性（弯曲模量等） 韧性（冲击强度等） 硬度（洛氏、邵氏、铅笔等）
电线，TPE-U
Airbag cover， TPE-E
汽车内饰件，TPE-U
电线护套，TPE-A
厨具把手，TPV
二、塑料改性知识介绍
优点
多样，易加工，易得到， 质量轻----日常生活中得到大量应用 染色性----构成五彩缤纷的世界 耐化学性好，电性能好
图：基本聚合物能满足多种需要
聚苯乙烯
餐具
聚丙烯
GB/T9341 / ISO178 /ASTM D790
→材料抗弯曲应变的能力。 通用的测试样条为长方形样条。
样条尺寸的差别：
GB/T 9341：80*10*4，与ISO 178完全相同； ASTM D790：127*12.7*3.2，老DIN：50*6*4。
试验设备：万能试验机等。 弯曲强度和弯曲模量的单位均为MPa。 通常说的弯曲指的是三点弯曲。还有一种为四点弯曲，用的较
冷 却
化学变化 不可逆过程
小家电外壳， 酚醛树脂
托盘，密胺
电工面板，脲醛树脂
接线箱， 不饱和聚酯UP
应用实例5——热塑性弹性体
热塑性弹性体部分产品可代替橡胶，应用在汽车内饰件， 汽车引擎密封盖，保护靴软管，日常消费品厨具，电线电缆 等领域。和橡胶相比，其加工型更好，且可回收。
订书机手柄，软质TPV
功能 改进
阻燃——阻燃性 抗静电——抗静电性 导电——导电性 耐候——耐老化性
AB C技 术
添加 剂
性能改进：ABC技术
基本聚合物
ALLOY 合金
BLEND 共混
COMPOSITE 复合
改性聚合物
A：合金
聚碳酸酯PC 抗冲击性
聚对苯二甲酸丁二醇酯 PBT 抗化学腐蚀性
PC/PBT合金
B：共混/增韧
3.
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2017:51:4917:51Oc t-2020- Oct-20
4.
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。17:51:4917:51:4917:51Tuesday, October 20, 2020
JIS（日本标准）等标准，很多都等效采用了ISO的对应 标准。
主要性能测试
• 熔融指数 • 拉伸强度及断裂伸长率 • 弯曲强度及弯曲模量 • 简支梁/悬臂梁冲击强度 • 热变形温度/维卡软化温度 • 收缩率 • 阻燃性
熔融指数
熔融指数
GB/T3682 ，ISO1133，ASTM D1238
→指热塑性塑料在一定温度和负荷下，熔体每10min通 过标准模口的重量或体积。
10N 50N
升温速度 120℃/h
50℃/h 120℃/h
试验终止 条件
0.25~0.40 mm
1mm
备注：上述条件可随意组合选用，不受表格的限制。
收缩率
收缩率
GB/T17037.4 （作废的GB/T15585)，ISO294-4，ASTM D955
→指热塑性塑料注塑成标准样条，在一定的存放时间后 ，样条尺寸比模芯本身尺寸缩小的百分比。
断路器外壳，PA
电动工具，PA
工业制件，PPO
手机外壳，PC
节能灯外壳，PBT
应用实例3——特种工程塑料
特种工程塑料耐热在150℃以上。主要用于高科技领域，军 事，宇航，航空等工业。
轴承，PEEK
阀座，PTFE
印刷电路板部件，PI
工业制件，PEI
工业制件，LCP
应用实例4——热固性塑料
热固性塑料第一次加热时可软化，加热到一定温度后固化 变硬，且不可逆。常用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压等恶劣环 境中。
两种指标的异同：
相同：同样的测试设备； 相异：试样的不同、试样支架的不同、负荷的不同等。
不同条件的测试结果不可比。 只是评价材料耐热的相对指标，与材料的使用温度有区别。
热变形温度及维卡软化温度
测试条件：
热变形 温度
维卡软 化温度
样条放置方 式 侧放
平放 平放
施加负荷
0.45MPa 1.80MPa
英文简称:MI&MFR&MVR
注意： 熔融指数的比较一定在同温同压下进行，否 则无可比性。
熔融指数可直接评价表征材料的流动性能。 MFR是指重量,使用广泛; MVR是指体积,多在线使用。 MFR值＝MVR值*熔体密度。
熔融指数
测试用料：颗粒状，可直接测试。对于吸水性强 的材料，测试前需要烘干处理。