高分子材料测试技术(阻燃,老化,力学,光学,

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汽车材料水平燃烧
n 应用标准：SAE J369，FMVSS 302，GM 9070P n 应用范围：汽车工程塑料、汽车内饰件
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电学性能的测试
n 表面电阻、表面电阻率 ASTM D257 n 体积电阻、体积电阻率 ASTM D257 n 击穿电压 ASTM D149 n 介电强度 ASTM D149 n 静电性能 ESD 11.11
n 磨耗有滚动磨耗、滑动磨耗两种，通用的是。 n 应用标准：ASTM 1044，ISO 9352，GB 5478，GB 3960
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热学性能的测试
• 热学性能是电气电子塑料的一个很重要的指标。通用测试项目有： 1、热稳定性 n 尺寸稳定性 n 热变形温度 n 维卡软化温度 3、其他 n 热膨胀系数 n 脆化温度 n 玻璃化转变温度
n 有多几何角度：20°、60°、85°（入射角） 60°几何角适用于所有色漆漆膜； 20°几何角对高光泽色漆可提高鉴别能力； 85°几何角对低光泽色漆可提高鉴别能力； n 用光泽保持率性能的变化 光泽保持率=(G1/G0)×100%
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透光率和雾度
n 透光率：透过材料的光通过量与入射光量之比的百分数。 n 雾度：透明或半透明材料不清晰的程度。 n 透明材料两项重要的测试项目 n 测试仪器：雾度计 n 应用标准：ASTM D1003，GB 2410
Wavelength (nm) 波长(纳米)
VIS 55.4%
波长越短, 所含能量就越高，越有可能破坏分子的化学键.
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常见聚合物的最大活化波长（nm)
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热 (温度)
n 影响化学及光化学反应速度 n 影响各种添加剂的扩散速度 n 膨胀/收缩加速裂纹和开裂的形成
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水（湿度）
物理作用 n 水合/脱水过程 n 冲刷/侵蚀 n 热冲击 化学作用
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铜离子加速盐雾试验CASS
ASTM B368-97（2003）e1，DIN 50021-1988， ISO 9227-1990，GB/T 10125-1997
试验条件： 1、试验溶液：5% NaCl+0.2g/L CuCl2 2、溶液PH值：3.1~3.3，用醋酸和氢氧化钠调PH 3、喷雾量：1~2ml/(80cm2.h) 4、雾化室温度：50±2℃ 5、连续喷雾
42
Fluorescent 荧光紫外
43
荧光紫外光谱与太阳光谱
1.5
太阳光
1.0
Irradiance (W/m
常用能量
0.5
0.0 270
² /nm)
290
310
330
350
370
390
44
Wavelength (nm)
Xenon Arc氙弧-水冷和风冷式
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CIRA/SL过滤的氙弧光与日光
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光学性能的测试
n 颜色 n 色差(L*，a*,b*,DE) n 色差 (ISO,AATCC灰色标） n 光泽率(20°,60°,85°) n 透光率和雾度
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色差(仪器法）
ASTM D2244-02， BS 3900-D9-1986 ISO 7724-2:1984，GB/T 11186.3-1989
ASTM B117-02，ISO 9227-1990，ISO 7253:1996，DIN 50021-1988 BS 3900- F12-1997，IEC 60068-2-11(1981-01)，GB/T 10125-1997
试验条件： 1、试验溶液：5% NaCl 2、溶液PH值：6.5~7.2 3、喷雾量：1~2ml/(80cm2.h) 4、雾化室温度：35±1℃ 5、连续喷雾
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温度、湿度循环
n 低 温 试 验：-70~0℃ n 热空气老化：50~300 ℃ n 高低温循环：-40~150 ℃，温度变化率1~3 ℃/min n 湿 度 变 化：25~98%RH n 恒 温 恒 湿：35~70 ℃/25~98%RH n 温度冲击：两箱法
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耐候老化试验后评价
老化试验后评价
2、流动性 n 熔融流动速率MFI n 熔点
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尺寸稳定性
n 尺寸稳定性指塑料制品在使用或存放过程中尺寸稳定的性能 ，一般用尺寸变化率或收缩率来表示。由于高分子材料在加 工过程中，，长链的分子被拉伸冻结，当分子的活化能提高 后，使链段有某种程度的卷曲，从而使制品的尺寸发生变化 。
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热变形温度（HDT）
n 热变形温度：衡量塑料耐热性能的主要指标之一，也是最常见的测 试项目之一，但其不是塑料最高使用温度。
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维卡软化温度VST
n 定义:规定条件下刺头刺入1mm时的温度。
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熔融流动速率
n 定义：热塑性材料在一定的温度和压力下，熔体每10分钟通过标准口模的 质量或体积，以g/10min或ml/10min表示。
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弯曲性能
n 弯曲性能主要用来检验材料在经受弯曲负荷作用的性能， 生产中常用弯曲试验来评定材料的弯曲强度和塑性变形的 大小。 n 典型的弯曲测试图和曲线
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压缩性能
n 压缩性能主要包括压缩强度、压缩弹性模量、规定应变值 的压缩应力。
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冲击性能
n 冲击性能试验是在冲击负荷作用下测定材料的冲击强度， 用于评价材料抵抗冲击的能力或判断材料的脆性或韧性强 度。
高分子材料测试服务 Test Services for Polymer Materials
By Paul Chan
我们能提供什么服务？
n 依据各种行业协会标准， 国家标准和国际国外标准 开展各种老化耐候测试及 其它相关检查； n 根据客户要求或提供的测 试方法，参数，开发并进 行指定测试； n 各种材料的其他物理，热 学，电学等相关性能的检 测及技术培训。
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成分分析
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二、材料耐候老化性能检测
¯光老化 ¯盐雾腐蚀试验 ¯温湿循环试验
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耐候老化的概念与意义
n耐候老化(WEATHERING): 材料或产品对大气环 境的不良映应，通常产生不期望的、过早的破坏
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耐候老化测试目的
n 将新材料与“已知”材料进行比较(Comparison) n 配方的筛选和改进(Screening &Improvement) n 降低成本和风险（Minimize Cost & Risk)
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落锤冲击，落球冲击
n 落锤冲击是为塑料制品制定的抗冲击试验方法，适合于电线 管材、片材、薄膜、机身、外壳等。其表征的能量是kg.m 。
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磨擦性能
n 磨擦性能主要是材料的磨擦系数，磨耗性能主要是材料在被 磨擦过程中表面的不断损耗性能。 n 磨擦系数有静态磨擦系数和动态磨擦系数两种。
13
磨耗性能
Irradiance (W /m^2*nm)
2.0
Enclosed Carbon Arc
1.5
1.0
0.5
0.0 270
320
370
420
470
520
570
620
670
720
770
Wavelength (nm)
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Fluorescent 荧光紫外
荧光灯光源: – UVB-313 – UVA-340 – UVA-351
n CIE L*a*b*色空间
每种颜色均对应该三维坐标中的唯一一点 n 计算：ΔΕ*=（ ΔL*2+ Δa*2+Δb*2）1/2 n 仪器：X-rite 968分光光度计 n 常用的测量条件：D65/10°
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光泽度
ASTM D523-89， BS 3900-D5-1997 ISO 2813:1994 ， GB/T 9754-1988
31
如何进行耐候老化测试?
n 户外直接曝露 (Outdoor Exposures)
32
Baidu Nhomakorabea 如何进行耐候老化测试?
n 户外直接曝露 (Outdoor Exposures)
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如何进行耐候老化测试?
n 实验室人工加速测试(Lab Accelerated Weathering)
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辐射能与波长的关系
Relative Photon Energy 相对光能
n 颜色变化评价： 1. ΔΕ=（ ΔL*2+ Δa*2+Δb*2）1/2 2. 灰色标法（ISO 105-A02，AATCC Evaluation Procedure 1） n 光泽保持率=(G1/G0)×100% n 力学性能改变 n 热学性能改变 n 电学性能改变
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WHEN YOU NEED TO BE SURE!
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酸性盐雾试验AASS
ASTM G85-02e1 Annex A1，DIN 50021-1988， ISO 9227-1990，GB/T 10125-1997
试验条件： 1、试验溶液：5% NaCl 2、溶液PH值：3.1~3.3，用醋酸调PH 3、喷雾量：1~2ml/(80cm2.h) 4、雾化室温度：35±1℃ 5、连续喷雾
日光 涂层红外吸收/ 碱石灰玻璃滤光后氙弧光
Irradiance (W/m2/nm) 辐照度
Wavelength [nm] 波长[纳米]
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老化检测标准-汽车材料氙弧灯老化
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实验室人工老化实例
实验条件：0.68W/m2@340nm, 120h
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实验室人工老化实例
实验条件：0.55W/m2@351nm, 300h
n 溶剂/水解 （导致添加剂浓度不平衡）
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实验室模拟的表达方式
n 光 — 能量，人造光源w/m2 —昼夜,光/暗循环 n 水 — 湿度，%RH —下雨，喷淋 —凝露，冷凝 n 温度 — 表面黑板温度
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Carbon Arc碳弧
40
Carbon Arc 碳弧光谱与太阳光谱
3.0
2.5
Direct Sun Sunshine Carbon Arc
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耐腐蚀测试
n 中性、酸性、铜离子加速盐雾盐雾 、循环盐雾试验
n 100%湿度测试
n 有腐蚀介质参与的循环测试
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盐雾测试基本原理
可选外部冷 凝收集系统 透明盖 可调 倒锥 气泡塔 内部冷凝 收集系统 喷嘴 盐溶液箱 盐溶液 压缩空 气入口 加热水封套 可选脱离子水槽 湿热空气
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中性盐雾试验NSS
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高分子力学性能测试
n 硬度 n 拉伸性能 n 弯曲性能 n 压缩性能 n 撕裂性能 n 冲击性能 n 磨擦性能
标准：ASTM，GB，ISO，EN，BS，JIS，CNS，DIN…
6
硬度的测试
n 定义：材料抵抗其他较硬物体压入其表面的能力。 n 常用的硬度测试方法：洛氏、邵氏
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拉伸性能
n 在拉伸性能的测试中，通常的测试项目为拉伸应力、拉伸强度、 拉伸屈服强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量。
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熔点，玻璃转化温度
n 熔点是指物质的熔化温度值。对于晶体来说，熔点应是一 个值，非晶体的熔化温度是一段温度范围，没有熔点。但 有些物质是晶体和非晶交联物，其熔化温度也是一个范围 ，但由于这个范围相对较窄，所以也可以测量出。
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燃烧性能的测试
n 按燃烧过程来分: a) 着火性试验 b) 表面火焰传播试验 c) 发热量试验 d) 发烟量试验 e) 耐火性试验 f) 燃烧分解气体的分析试验 n 按测试方法可分为: a) 垂直燃烧 b) 水平燃烧 c) 氧指数试验 d) 烟密度 e) 炽热棒法 f) 闪点和自燃点的测试
2
高分子的概念
n 概念：由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接 而成大分子的物质（macromolecules ）。 n 常见的有：PE, PS, PC, ABS, PMMA, PVC等
3
测试的一般过程
塑料粒料
à
注塑成标准样品
à
测试
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一、高分子材料测试
n 力学性能测试 n 热学性能测试 n 电学性能测试 n 燃烧性能测试
E = hν = h c/λ
E = Energy 辐射能 h = Planck’s Constant 普朗克常数 ν = Frequency 频率 NIR 37.8% c = Velocity 光速 λ = Wavelength 波长
UV 6.8%
250 300 350 400 450500 550 600 650 700 750 800
Contact with us
n 电 话 : (+86-592) 5765865 n 传 真 : (+86-592) 5765380 n 联系人: Ray Wu n E-mail: ray.wu@sgs.com n 更多资料下载:http://www.51ok.com/raywu (不断更新中)
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