聚甲醛(POM)應(yīng)為應(yīng)變曲線及各項(xiàng)指標(biāo)

1、聚甲醛（POM）應(yīng)為應(yīng)變曲線及各項(xiàng)指標(biāo)聚合物的熔體流動性質(zhì) 一、Ml-熔融指數(shù)（MFR-熔體質(zhì)量流動速率）：1、概念：熔體質(zhì)量流動速率（MFR）的定義是熱塑性塑料試樣在一定溫度、恒定 壓力下，熔體在10min內(nèi)流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管的質(zhì)量值，單位：g/（ 10min ）。通常用 MFR來表示。熔體流動速率以前稱為熔融指數(shù) （Ml）。是一種表示塑膠材料加工 時的流動性的數(shù)值。熱塑性塑料熔體流動速率（MFR ）測試方法：將一定質(zhì)量的熱塑性塑膠粒試樣裝在一條指定的長度和直徑的垂直料筒中，在規(guī)定溫度（190°C），荷載（2.16kg）和桶內(nèi)活塞位置的情況下，加熱到熔融狀態(tài)（360s）后，在承受負(fù)荷

2、的活塞作用下從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直徑的口模被壓出的質(zhì)量。下圖是熔體流動速率試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。 料筒外面包裹的是加熱器，在料筒 的底部有一只口模，口模中心是熔體擠壓流出的毛細(xì)管。料筒內(nèi)插入一支活塞桿， 在桿的頂部壓著砝碼。試驗(yàn)時，先將料筒加熱，達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)溫度后，將活塞 桿拔出，在料筒中心孔中灌入試樣（塑料粒子或粉末），用工具壓實(shí)后，再將活 塞桿放入，待試樣熔融，在活塞桿頂部壓上砝碼，熔融的試樣料通過口模毛細(xì)管 被擠出。Mass O.32S - 1.2 2.16 3.BO 5.0BarrelTliermocouplesPiston, Diameter 0.55 mm10.0 21.6 k©Di

3、e, Diameter 2.095 i S mm or 1.05 / A mm2、熔體流動速率可以用作區(qū)別各種熱塑性塑料在熔融狀態(tài)時的流動性的一個指 標(biāo)。對于同一類高聚物，可由此來比較出分子量的大小。一般來說，同類的高聚 物，分子量越高， 其強(qiáng)度、硬度、韌性、缺口沖擊等物理性能也會相應(yīng)有所提高。 反之，分子量小，熔體流動速率則增大，材料的流動性就相應(yīng)好一些。在塑料加 工成型中，對塑料的流動性常有一定的要求。如壓制大型或形狀復(fù)雜的制品時， 需要塑料有較大的流動性， 如果流動性太小， 常會使塑料在模腔內(nèi)填塞不緊， 從 而使制品質(zhì)量下降，甚至成為廢品。聚甲醛 MI 值與其分子量大小密切相關(guān)，一 般情

4、況 MI 值越小，平均分子量越高及粘度愈大 ， 處于熔融時的流動性越差，反 之 MI 愈大平均分子量越低粘度愈小，處于熔融時的流動性越好。因此，熔體流 動速率的應(yīng)用上，主要是用來表征由同一工藝流程制成的高聚物其性能的均勻 性，并對熱塑料高聚物進(jìn)行質(zhì)量控制， 簡便地給出熱塑料高聚物熔體流動性的度 量，作為加工性能的指標(biāo)。3、測試儀器：我公司測 MI 值的儀器為德國 Zwick GmbH 公司 Zwick4106 型全 自動融熔指數(shù)儀。4、藍(lán)型鋼的 A、A1 、A2 級 MI 值為 9±1。聚合物的力學(xué)性能二、oim （拉伸強(qiáng)度-tensile stength ）和斷裂dl （斷裂伸長率

5、）1、概念：在拉伸實(shí)驗(yàn)過程中，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件，標(biāo)準(zhǔn)試樣承受的最大拉伸應(yīng) 力（保持試樣受力至最終， 測量材料斷裂過程中所承受的最大拉伸應(yīng)力） ，單位： Mpa該指標(biāo)是塑料的力學(xué)性能中最重要最基本的性能之一。2、為了評價(jià)聚合物材料的力學(xué)性能， 通常用等速施力下所獲得的應(yīng)力 -應(yīng)變曲線 來進(jìn)行描述。 這里，所謂應(yīng)力是指拉伸力引起的在試樣內(nèi)部單位截面上產(chǎn)生的內(nèi) 力；而應(yīng)變是指試樣在外力作用下發(fā)生形變時， 相對其原尺寸的相對形變量。 拉 伸實(shí)驗(yàn)是對試樣沿縱軸方向施加靜態(tài)拉伸負(fù)荷保持這種受力至最終， 是式樣斷裂 破壞的過程。下圖為拉伸試驗(yàn)所使用的 ISO-527 標(biāo)準(zhǔn)試片及材料試驗(yàn)機(jī)£aacr

6、8oo等速條件下，應(yīng)力-應(yīng)變曲線如上圖所示圖中的a點(diǎn)為彈性極限，c為彈性極限強(qiáng)度，a為彈性極限伸長。在a點(diǎn)前,應(yīng)力-應(yīng)變服從虎克定律：（T = Ea。曲線的斜率E稱為彈性（楊氏）模量，它反映材料的硬性首先解釋一下材料受力變形。材料的變形分為彈性變形（外力撤銷可以恢復(fù) 原來形狀）和塑性變形（外力撤銷不能恢復(fù)原來形狀，形狀發(fā)生變化）當(dāng)材料的 形變超出彈性形變發(fā)生的范圍，其應(yīng)力將不再與應(yīng)變成正比，永久的、不可回復(fù) 的形變發(fā)生，即為塑性形變。當(dāng)材料所受應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，此時除了產(chǎn)生彈性變形外， 還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一個值后，塑性應(yīng)變急劇增加，曲線出現(xiàn)一個 波動的小平臺，這種現(xiàn)

7、象稱為屈服。y稱屈服點(diǎn)，對應(yīng)的 和g稱屈服強(qiáng)度和 屈服伸長。材料屈服后，可在t點(diǎn)處，也可在tz點(diǎn)處斷裂。因而視情況，材料斷裂強(qiáng) 度可大于或小于屈服強(qiáng)度。g （或程）稱斷裂伸長率，反映材料的延伸性。拉伸強(qiáng)度（M :拉伸強(qiáng)度是指材料在拉伸應(yīng)力下產(chǎn)生最大均勻塑性變形的應(yīng) 力值。按照這個概念，結(jié)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線來講，材料在受到拉伸外力作 用時，其曲線除開最初的一小段外都屬于塑性變形的范疇啊，也就是說從最初塑性變形開始到斷裂結(jié)束這一段的最大應(yīng)力值才是拉伸強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度是整個曲線 的最大值，只有一個。從血的大小，可以判斷材料的強(qiáng)與弱：而從 g的大小，更正確地講是從曲 線下的面積大小，可判斷材料的脆性

8、與韌性。對于結(jié)晶型聚合物POM，是在屈服之后的斷裂，稱為韌性斷裂。此時的拉 伸強(qiáng)度 如和屈服強(qiáng)度 相等，下圖是POM拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖影響聚合物實(shí)際強(qiáng)度的因素很多，總的來說可以分為兩類：一類是與材料本 身有關(guān)的，包括高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、支化和交聯(lián)、結(jié)晶與取向、 添加劑、共混、應(yīng)力集中物等；另一類是與外界條件有關(guān)的，包括溫度、濕度、 光照、氧化老化、作用力的速度等，因此，要規(guī)定測試的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。三、拉伸彈性模量Et1、概念：拉伸模量是指材料在拉伸時的彈性。應(yīng)力C2與a的差值與對應(yīng)的應(yīng)變&與3的差值（=0.0025;日=0.0005）的比值單位：MpaEt = a- a/

9、&- g £%0.05 %0.25 %四、cfM （彎曲強(qiáng)度-flexural strehgth） :1、概念：彎曲是試樣在彎曲應(yīng)力作用下的形變行為。表征彎曲形變行為的指標(biāo) 有彎曲應(yīng)力、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量及撓度等。彎曲應(yīng)力是試樣跨度中心外表面的 正應(yīng)力。彎曲強(qiáng)度aM，也稱撓曲強(qiáng)度，是指標(biāo)準(zhǔn)試樣在彎曲過程中承受的最大彎曲應(yīng)力，單位：Ma。撓度s是指試樣彎曲過程中，試樣跨度中心的頂面或底 面偏離原始位置的距離（mrh。彎曲應(yīng)變 3是試樣跨度中心外表面上單元長度 的微量變化。彎曲負(fù)載所產(chǎn)生的應(yīng)力是壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的組合，其作用情況見下圖:當(dāng)試樣彎曲形變產(chǎn)生斷裂時材料的極限彎曲強(qiáng)度

10、就是彎曲強(qiáng)度，但是，有些聚合物在發(fā)生很大的形變時也不發(fā)生破壞或斷裂，這樣就不能測定其極限彎曲強(qiáng) 度，這時，通常是以試樣外層纖維的最大應(yīng)變達(dá)到5%寸的應(yīng)力作為彎曲屈服強(qiáng)度。2、彎曲試驗(yàn)主要用于測定材料承受彎曲載荷時的力學(xué)特性的試驗(yàn)，是材料 機(jī)械性能試驗(yàn)的基本方法之一。一般的工程塑料如 POM的彎曲可采用三點(diǎn)彎曲的加載荷方法，三點(diǎn)彎曲是在一個簡支梁上施加一個中心負(fù)載，一個 橫截面為矩形的棒放置在兩個規(guī)定距離的支座上利用位于中間的壓頭來加 載，見下圖：3、測試儀器：我廠測om的儀器為德國Zwick GmbH公司Zwick Z020電子拉力試驗(yàn)機(jī)五、彎曲模量Ef1、概念：Ef為彎曲模量（又稱撓曲模量）

11、是指材料在彈性極限內(nèi)抵抗彎曲變形的能力。應(yīng)力 辰 與 俐 的差值與對應(yīng)的應(yīng)變龍與 和的差值（滬0.0025;日=0.0005）的比值，單位：Mpa六、沖擊強(qiáng)度 a-izod impact strength of notched specimens1、 概念：沖擊強(qiáng)度a是衡量材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo)，表征材料抵抗沖擊載荷破壞的能力。通常定義為試樣受沖擊載荷而折斷時單位面積所吸收的能量。缺口試樣懸臂粱沖擊強(qiáng)度aN指缺口試樣在懸臂粱沖擊破壞過程中所吸收的能量與在 缺口處原始橫截面積之比。單位：kJ/m2°（擺錘沖擊有缺口的一面）。2、沖擊強(qiáng)度的測試方法很多，可依據(jù)實(shí)驗(yàn)溫度、依據(jù)試樣的受力狀態(tài)

12、、依據(jù)采 用的能量和沖擊次數(shù)等的不同來區(qū)分。本廠采用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)方法。擺錘沖 擊試驗(yàn)，是將標(biāo)準(zhǔn)試樣放在沖擊機(jī)上規(guī)定位置上，然后讓重錘自由落下沖擊試樣， 測量擺錘沖斷試樣所消耗的功來計(jì)算沖擊強(qiáng)度。根據(jù)試樣的安放方式，擺錘沖擊試驗(yàn)又可分為簡支梁型（Charpy法）和懸臂粱型（Izod法）。前者試樣二端固定，擺錘沖擊試樣的中部：后者試樣一端 固定，擺錘打擊自由端。簡支梁懸臂梁試樣可采用帶缺口和無缺口兩種，采用帶缺口試樣的目的是使缺口處試樣的 截面積大為減小，受沖擊時試樣斷裂一定發(fā)生在這一薄弱處所有的沖擊能量都能 在這局部的地方被吸收，從而提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。POM的沖擊強(qiáng)度較高，POM 對缺口敏感，

13、有缺口可使沖擊強(qiáng)度下降 90%沖擊實(shí)驗(yàn)時溫度、濕度、沖擊速度、試樣的尺寸和幾何形狀和缺口的大小以 及應(yīng)力方式等對結(jié)果有影響，將得到不同的沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這些結(jié)果并不能進(jìn)行 橫向比較。因此，沖擊性能實(shí)驗(yàn)得不到表征該材料特性的固定參數(shù)，但可以表征該材料在實(shí)驗(yàn)方法規(guī)定條件下的沖擊韌性或不同材料在同一沖擊實(shí)驗(yàn)條件下的 沖擊性能好壞的比較。3、測試儀器：我廠測aN的儀器為德國Zwick GmbH公司Zwick HIT 25沖擊試驗(yàn)機(jī)及缺口制樣機(jī)七、洛氏硬度HR1、概念：洛氏硬度HR表示材料抵抗其他較硬物體的壓入能力。塑料通常用的硬度有布氏硬度，洛氏硬度，邵氏硬度，前兩種都是用同一原理，即以深度換算成 單位

14、面積上的重力。我廠采用的是洛氏硬度法，洛氏硬度是用規(guī)定的壓頭先施加 初試驗(yàn)力再施加主試驗(yàn)力，然后返回初實(shí)驗(yàn)力，用前后二次初試驗(yàn)力作用下的壓 頭壓入深度差求得的值。洛氏硬度數(shù)值通過一個表明所使用標(biāo)尺的字母和一個表明讀數(shù)的數(shù)字來報(bào)洛氏硬度標(biāo)尺：在洛氏硬度試驗(yàn)中，各種總試驗(yàn)力和各種洛氏壓頭的組合而成的符號。塑料洛氏硬度常用的是 L、M、R三種標(biāo)尺。根據(jù)材料軟硬程度選擇適宜的標(biāo)尺，盡可能使洛氏硬度值處于50115 之 間。如果一種材料可以用兩種標(biāo)尺進(jìn)行試驗(yàn)時， 所得值都處于限值內(nèi)，則選用較 小值的標(biāo)尺。相同材料應(yīng)選用同一標(biāo)尺。硬度值(hardness Value):由硬度數(shù)和硬度標(biāo)尺符號組成，前者是硬

15、度數(shù)，后者是硬度標(biāo)尺符號。如： 70HRM 則表示用 M 標(biāo)尺測定的洛氏硬度值為 70。2、塑料的硬度是材料機(jī)械物理性能上的一項(xiàng)重要指標(biāo)，硬度的大小反映了材料 表面抗靜態(tài)外力的能力， 洛氏硬度的數(shù)值與塑膠材料的壓痕硬度有直接關(guān)系， 材 料越硬數(shù)值越大，硬度隨著分子量及分子鏈的交聯(lián)增加而增加。硬度是材料軟硬程度的有條件性的定量反映， 是由材料的彈性、 塑性、韌性 等一系列力學(xué)性能組成的綜合指標(biāo)， 通過硬度測量可間接了解材料的其他力學(xué)性 能，如磨耗、拉伸強(qiáng)度等。3、測試儀器：我廠測強(qiáng)度的儀器為 Zwick ZHR4150 洛氏硬度計(jì)試驗(yàn)機(jī)聚合物的熱性能差示掃描量熱法 DSC( Diffe re n

16、 tia l Scanning Calorimetry)1、概念 ：在程序溫度控制下，測定輸入到試樣和參比樣的熱流速率(熱功率) 差對溫度和時間關(guān)系的技術(shù)。 通常， 每次測量記錄一條以溫度或時間為 X 軸，熱 流速率差或熱功率差為 Y 軸的曲線。2、DSCM量的是與材料內(nèi)部熱轉(zhuǎn)變相關(guān)的溫度、熱流的關(guān)系。利用差示掃描量 熱儀，可以研究材料的熔融與結(jié)晶過程、結(jié)晶度、玻璃化轉(zhuǎn)變、相轉(zhuǎn)變、液晶轉(zhuǎn) 變、氧化穩(wěn)定性(氧化誘導(dǎo)期 O.I.T.)、反應(yīng)溫度與反應(yīng)熱焓，測定物質(zhì)的比熱、 純度，研究高分子共混物的相容性、 熱固性樹脂的固化過程， 進(jìn)行反應(yīng)動力學(xué)研 究等。這些變化是物質(zhì)在加熱或冷卻過程中發(fā)生的， 它

17、在曲線上表現(xiàn)為吸熱或放 熱的峰或基線的不連續(xù)偏移。普通的熱流型差示掃描量熱儀用康銅片作為熱量傳遞到樣品和從樣品傳遞 出熱量的通道，并作為測溫?zé)犭娕冀Y(jié)點(diǎn)的一部分，其測試原理與差熱計(jì)儀類似。 熱流型差示掃描量熱儀的結(jié)構(gòu)如下圖所示， 該儀器的特點(diǎn)是利用導(dǎo)熱性能好的康 銅盤把熱量傳輸?shù)綐悠泛蛥⒈任铮?使它們受熱均勻。 樣品和參比的熱流差是通過 試樣和參比物平臺下的熱電偶進(jìn)行測量。 樣品溫度由鎳鉻板下的鎳鉻鎳鋁熱電 偶進(jìn)行測量。熱流型差示掃描量熱儀的基本原理示意如下：1康銅盤；2 熱電偶熱點(diǎn)；3鎳鉻板；4鎳鋁絲；5鎳鉻絲；6 加熱塊在程序溫度（線性升溫、降溫、恒溫及其組合等）過程中，當(dāng)樣品發(fā)生熱效應(yīng)時，

18、 在樣品端與參比端之間產(chǎn)生了熱流差， 通過熱電偶對這一熱流差進(jìn)行測定， 即可 獲得如下類型的圖譜：注：用下祈“皿”注明與熔融規(guī)齡有關(guān)的溫膻+下標(biāo)飛”注明與結(jié)鼎現(xiàn)線宵瓷的溫度見圖1*汎厘圈I特征溫廢測定示例按照DIN標(biāo)準(zhǔn)，圖中所示向下的為樣品的吸熱峰（較為典型的吸熱效應(yīng)有熔融、 解吸等），向上的為放熱峰（較為典型的放熱效應(yīng)有結(jié)晶、氧化、固化等），比 熱變化則體現(xiàn)為基線高度的變化，即曲線上的臺階狀拐折（較為典型的比熱變化 效應(yīng)為二級相變，包括玻璃化轉(zhuǎn)變、鐵磁性轉(zhuǎn)變等）'燃童八、熔點(diǎn)1、概念：熔點(diǎn)是固體將其物態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變（熔化）為液態(tài)的溫度。單位：C。是 DSC最常測定的物性數(shù)據(jù)之一。大多數(shù)

19、材料，在DSC中得到的熔融溫度都有一定寬度。 典型的DSC熔融曲 線如圖2所示。即使是純物質(zhì)銦的熔融曲線也不會是通過熔點(diǎn)溫度的一條譜線， 而是有一定寬度的吸收峰，當(dāng)樣品量很小和升溫速率很慢時，峰前沿是一條直線， 丄必斜率是附，其中Ro是試樣皿和樣品支持器之間的熱阻，它是熱滯后的主要 原因。從樣品熔融峰（圖3-7-6 b）的峰頂作一條直線，其斜率等于同樣測定 條件下圖中直線的斜率，并與等溫基線相交為 C，C是真正的熔點(diǎn)，其測定誤差 不超過土 0.2°C。實(shí)際上，只有需要非常精確的測定熔點(diǎn)時（如利用熔點(diǎn)計(jì)算物 質(zhì)純度）時，才如此確定熔點(diǎn)。一般，與掃描基線的交點(diǎn)C，已經(jīng)能給出足夠精確的熔點(diǎn)

20、值，。圖2典型的DSC熔融曲線及熔點(diǎn)的確定a 高純銦的熔融峰；b 高分子材料熔融曲線及熔點(diǎn)的確定通常，確定熔點(diǎn)用以下兩種方法較為簡便， 一種是以峰前沿的切線與掃描基 線的交點(diǎn)B為熔點(diǎn)，一種是直接以峰頂 A為熔點(diǎn)，根據(jù)不同的需要選擇不同的 方法，例如，高分子材料由于峰形復(fù)雜，難以作切線，一般選取后一種方法較為 便利。九、結(jié)晶溫度1、概念：結(jié)晶溫度是指聚合物熔體以一定冷卻速率冷卻時晶體開始析出的溫度。 單位：C2、測量儀器：美國 TA Intruments公司Q200型DSC儀十、維卡軟化點(diǎn)(Vicat softening point test)評價(jià)熱塑性塑料高溫變形趨勢的一種方法。是在等速升溫條

21、件下，用一根帶有規(guī)定負(fù)荷(由ASTM D1525和ISO 306規(guī)定的典型試驗(yàn)條件是：荷載為 50N，加熱速度為50 oC/小時)、截面積為 1mm2的平頂針放在試樣上，當(dāng)平頂針刺入試樣1mm時的溫度，即為測得的維卡軟化溫度。聚合物的耐熱性能，通常是指它在溫度升高時保持其物理機(jī)械性質(zhì)的能力。 一般情況下，熱塑性塑料在常溫下呈玻璃態(tài)，但隨著溫度的提高，逐漸向高彈態(tài) 轉(zhuǎn)變，逐漸失去了它原有的剛性，變得柔軟，因此，在較小的外力作用下，就會 產(chǎn)生較大的變形。熱塑性塑料的軟化點(diǎn)溫度的測定，即基于此。十、熱變形溫度(Heat deflection temperature under load)聚合物耐熱性

22、的一種量度，是將聚合物試樣浸在一種等速升溫的適宜傳熱介質(zhì)中， 在簡支梁式的 靜彎曲負(fù)荷作用下，測出試樣彎曲變形達(dá)到規(guī)定值時的溫度，即為熱變形溫度，簡稱HDT把一個具有一定尺寸要求的長條形鉅型試樣，二端用支座擱置，并在二支座 中點(diǎn)處，施以規(guī)定的負(fù)荷，這個試驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)的測量荷載是1.8MPa（根據(jù)ISO 75-2 方法 A, ASTM D648），或者 0.46 MPa （ISO 75-2 方法 B, ASTM D648）。形成三點(diǎn) 式簡支梁式靜彎曲，將該受荷后的試樣升溫，試樣必定隨著溫度的上升，逐漸加 大變形，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將試樣中點(diǎn)的變形量達(dá)到某一規(guī)定值時試樣所處的溫度， 作 為熱變形溫度，以C表示

23、。熱變形溫度是相態(tài)轉(zhuǎn)化到一定程度所對應(yīng)溫度。維卡軟化點(diǎn)測試儀器和熱變形溫度測定儀往往設(shè)計(jì)成可共用的傳熱介質(zhì)選 用常溫下粘度低一些的、化學(xué)和物理性能比較穩(wěn)定的液體，如硅油就比較理想。維卡軟化點(diǎn)、負(fù)荷熱變形溫度是用來確定短期耐熱性。是用于控制產(chǎn)品質(zhì)量 和判斷材料的熱性能的一個重要指標(biāo)，但不代表材料的使用溫度。雖然Vicat法確實(shí)可以反映材料在短暫表面受熱情況下的抵御能力，它對于晶體狀的塑料十分有用，但對于可能在試驗(yàn)中出現(xiàn)蠕變的材料就有了局限性。所以HDT是更加普遍的一種對塑料抗熱性能的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。一般說來，兩個試驗(yàn)都能預(yù)測正確結(jié)果，只要不把他們的數(shù)值混為一談！3. 測試儀器：測定塑料試樣的熱變形溫度和維卡軟化點(diǎn)的是德國Zwick/Roell公司HDT-VicatA專門設(shè)備。十二、色度（b值）、？Hun terL、a、b顏色空間是一個基于對立顏色學(xué)說的3- 維矩形空間。-L （明度）軸-0代表黑,100代表白。-a（紅