測試塑料的耐熱性能

1、 項目項目9 測試塑料的耐熱性能測試塑料的耐熱性能 任務(wù)任務(wù)9-1：熟悉熱變形測試儀的結(jié)構(gòu)及操作熟悉熱變形測試儀的結(jié)構(gòu)及操作 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知： 擬實現(xiàn)的擬實現(xiàn)的知識目標(biāo)知識目標(biāo)： 熱變形的結(jié)構(gòu)與工作原理；熱變形的結(jié)構(gòu)與工作原理； 熱變形的操作規(guī)程熱變形的操作規(guī)程。 擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)擬實現(xiàn)的能力目標(biāo) 會操作熱變形儀；會操作熱變形儀； 能診斷簡單故障并給予和修復(fù)。能診斷簡單故障并給予和修復(fù)。 2.2.任務(wù)的引入任務(wù)的引入u 熱變形儀熱變形儀結(jié)構(gòu)有何特點？它的工作原理是怎結(jié)構(gòu)有何特點？它的工作原理是怎樣的？樣的？u 在操作在操作熱變形儀時要注意什么？熱變形儀時要注意什么？u 熱變形儀常見

2、的故障有哪些？如何排除？熱變形儀常見的故障有哪些？如何排除？3.3.任務(wù)任務(wù)的實施的實施熟悉熱變形測試儀的結(jié)熟悉熱變形測試儀的結(jié)構(gòu)及操作構(gòu)及操作 u指導(dǎo)老師講解、示范；指導(dǎo)老師講解、示范；u學(xué)生分組操作學(xué)生分組操作 4.歸納總結(jié)歸納總結(jié)u各組匯報操作心得各組匯報操作心得u指導(dǎo)老師對各組的工作進行評價指導(dǎo)老師對各組的工作進行評價 項目項目9 測試塑料的耐熱性能測試塑料的耐熱性能 任務(wù)任務(wù)9-2：測試塑料板材的熱變形溫度測試塑料板材的熱變形溫度 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知： 擬實現(xiàn)的擬實現(xiàn)的知識目標(biāo)知識目標(biāo)： 塑料材料的熱性能知識；塑料材料的熱性能知識； 熱變形溫度測試標(biāo)準方法。熱變形溫度測試標(biāo)準

3、方法。 擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)擬實現(xiàn)的能力目標(biāo) 能測試塑料的熱變形溫度；能測試塑料的熱變形溫度； 判斷測試結(jié)果正誤；判斷測試結(jié)果正誤； 能給出測試報告。能給出測試報告。 2.2.任務(wù)的引入任務(wù)的引入u 在塑料在塑料熱變形溫度熱變形溫度測試時測試時,如何根據(jù)試樣尺如何根據(jù)試樣尺寸，計算應(yīng)加砝碼質(zhì)量寸，計算應(yīng)加砝碼質(zhì)量?u 如何測試如何測試測試塑料的熱變形溫度測試塑料的熱變形溫度?u 如何對測試數(shù)據(jù)進行處理？如何對測試數(shù)據(jù)進行處理？u 影響影響熱變形溫度熱變形溫度測試結(jié)果因素有哪些？測試結(jié)果因素有哪些？3.3.任務(wù)任務(wù)的實施的實施測試塑料板材的熱變形溫度測試塑料板材的熱變形溫度u指導(dǎo)老師講解、示范指導(dǎo)老

4、師講解、示范u各組各組塑料塑料熱變形溫度測試熱變形溫度測試4.歸納總結(jié)歸納總結(jié)u各組匯報塑料板材的熱變形溫度測試情況各組匯報塑料板材的熱變形溫度測試情況u指導(dǎo)老師對各組的測試進行評價指導(dǎo)老師對各組的測試進行評價u指導(dǎo)老師講解塑料板材的熱變形溫度指導(dǎo)老師講解塑料板材的熱變形溫度 項目項目9 測試塑料的耐熱性能測試塑料的耐熱性能 任務(wù)任務(wù)9-3：測試塑料的維卡軟化溫度測試塑料的維卡軟化溫度 1.1.任務(wù)告知：任務(wù)告知： 擬實現(xiàn)的擬實現(xiàn)的知識目標(biāo)知識目標(biāo)： 維卡軟化溫度測試原理維卡軟化溫度測試原理 維卡軟化溫度測試標(biāo)準方法。維卡軟化溫度測試標(biāo)準方法。 擬實現(xiàn)的能力目標(biāo)擬實現(xiàn)的能力目標(biāo) 能測試塑料的維

5、卡軟化溫度；能測試塑料的維卡軟化溫度； 判斷測試結(jié)果正誤；判斷測試結(jié)果正誤； 能給出測試報告。能給出測試報告。 2.2.任務(wù)的引入任務(wù)的引入u 什么維卡軟化溫度？它的測試原理是怎樣的什么維卡軟化溫度？它的測試原理是怎樣的?u 如何測試如何測試測試塑料的測試塑料的維卡軟化溫度維卡軟化溫度?u 如何對測試數(shù)據(jù)進行處理？如何對測試數(shù)據(jù)進行處理？u 影響維卡軟化溫度測試結(jié)果因素有哪些？升溫速影響維卡軟化溫度測試結(jié)果因素有哪些？升溫速度過快或過慢對試樣結(jié)果有何影響？為什么？度過快或過慢對試樣結(jié)果有何影響？為什么？u 維卡軟化溫度測試與熱變形溫度測試有何不同？維卡軟化溫度測試與熱變形溫度測試有何不同？3.

6、3.任務(wù)任務(wù)的實施的實施測試塑料的測試塑料的維卡軟化溫度維卡軟化溫度u指導(dǎo)老師講解、示范指導(dǎo)老師講解、示范u各組各組塑料維卡軟化溫度塑料維卡軟化溫度測試測試4.歸納總結(jié)歸納總結(jié)u各組匯報各組匯報維卡軟化溫度維卡軟化溫度測試情況測試情況u指導(dǎo)老師對各組的測試進行評價指導(dǎo)老師對各組的測試進行評價u指導(dǎo)老師講解塑料指導(dǎo)老師講解塑料維卡軟化溫度維卡軟化溫度耐熱性能塑料的耐熱性能是指其與熱或溫度有關(guān)的性能的總稱。1熱穩(wěn)定性：尺寸穩(wěn)定性、負荷下的熱變形溫度、收縮率、熱膨脹等。2熱物理性：玻璃化溫度、熔點或軟化溫度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等。3流動性：熔體流動速率、凝膠點等。4耐寒性：失強溫度、低溫脆化溫度、低溫

7、伸長保留率、低溫剛性溫度等。塑料的某些性能在很大程度上與溫度相關(guān)，而且這些相關(guān)性在聚合物發(fā)生聚集態(tài)轉(zhuǎn)變（玻璃化轉(zhuǎn)變等）時表現(xiàn)得尤為突出。塑料熱性能與成型工藝、產(chǎn)品使用有直接的聯(lián)系。熱性能試驗就是要通過各種試驗方法對塑料的熱性能進行評價，為生產(chǎn)、設(shè)計、科研提供必要的依據(jù)。熱穩(wěn)定性 抵抗熱致形變、軟化、強度下降、尺寸變化的能力； 抵抗熱老化、熱降解等熱致化學(xué)作用的能力。 用于評價塑料的耐熱性的標(biāo)準試驗方法常用的是測量試樣在各種應(yīng)力狀態(tài)，特別是彎曲和壓入負荷下的溫度效應(yīng)。 試驗終點以一適宜的應(yīng)力狀態(tài)下并提高溫度至試樣形變達到某規(guī)定值時的溫度來表示。 熱變形溫度試驗，維卡軟化點試驗，馬丁耐熱試驗等。

8、各種耐熱性試驗都是在特定條件下進行的，與實際使用環(huán)境并不一致，因而，試驗結(jié)果不代表塑料的最高使用溫度。尺寸穩(wěn)定性 (一)測試原理 尺寸穩(wěn)定性 通常用尺寸變化率或收縮率表示。 將規(guī)定尺寸的試樣在規(guī)定的溫度、以規(guī)定的方式放置在規(guī)定的支撐上、經(jīng)過規(guī)定的時間，然后將試樣冷至室溫，以試樣縱向和橫向尺寸變化的百分率。 （二）測試裝置 恒溫烘箱 最高溫度200或以上，控溫精度2。 卡尺 精度0.01mm。 試樣支撐物 鋼板、銅板、石棉板、牛皮紙等。 (三) 操作步驟 按產(chǎn)品標(biāo)準規(guī)定，將試樣劃好標(biāo)線(通常劃三條)，放在空調(diào)房間進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。 測量試樣標(biāo)線間的距離（測量三點），精確至0.01mm。 將烘箱升溫至

9、所需溫度，并恒定15min。 將試樣放在規(guī)定的支撐物上，迅速關(guān)上烘箱門，開始計時，到達所需時間后，取出試樣，放在空調(diào)房間冷至室溫，精確測量試樣尺寸。 有些產(chǎn)品標(biāo)準規(guī)定，以到達所需溫度后，才開始計時。(四)結(jié)果表示 試驗結(jié)果按下列公式計算： 每個試樣以最大變化值計算結(jié)果，通常取三個試樣(薄膜取5個試樣)的算術(shù)平均值作為結(jié)果。 負值表示收縮，用絕對值表示。(五)影響因素 (1)試樣的邊緣對試驗結(jié)果影響。 (2)支撐物對測試結(jié)果的影響。 (3)試樣的測量精度的影響。 (4)試驗溫度對測試結(jié)果影響。 (5)加熱時間的影響。 產(chǎn)品標(biāo)準中，對加熱時間都有嚴格的規(guī)定，通常從關(guān)烘箱門開始計時。 如果墊板(支撐

10、物)熱容大，必須先對墊板進行預(yù)熱，以減少溫度波動，減少到達所需溫度的時間。二、負荷下熱變形溫度測定 (一)測定原理 熱變形溫度試驗是測定塑料試樣浸在一種等速升溫的液體傳熱介質(zhì)中，在簡支梁式的靜彎曲負載作用下，試樣彎曲變形達到規(guī)定值的溫度。 處于玻璃態(tài)或結(jié)晶狀態(tài)的高聚物，隨著溫度的提高，原子和分子運動能量提高，在外力作用下因其定向運動而導(dǎo)致形變的能力增加，也即材料抵抗外力的能力模量隨溫度升高而下降。 因此，隨著溫度的提高，固定負荷下塑料產(chǎn)生的形變量將隨之增加。 截面為矩形的試樣處于跨距為l的簡支梁中部的受力狀態(tài)，當(dāng)該試樣為虎克彈性體時，產(chǎn)生的彎曲形變量: 式中：f 試樣的最大形變量，mm 試樣最

11、大彎曲正應(yīng)力，N/mm2 l 簡支梁兩支點間距，mm h 試樣的高度，mm E 試樣材料的彈性模量，N/mm2 材料的彈性模量下降，試樣變形量增加。材料的彈性模量下降，試樣變形量增加。 即，溫度上升，試樣變形量增加。即，溫度上升，試樣變形量增加。Ehlf62（二）儀器負荷熱變形溫度測定儀由試樣支架、負荷壓頭、砝碼、中點形變測定儀、溫度計及能恒速升溫的加熱浴箱組成。保溫浴槽內(nèi)盛有對試樣無影響的液體傳熱介質(zhì)，如硅油、變壓器油、液體石蠟或乙二醇等，浴槽并設(shè)有攪拌器。支架用于放置試樣，兩個支座中心間的距離為100mm。(三) 試樣 模塑試樣：L=120mm，h=15mm，b=10mm。 板材試樣：L=

12、120mm，h=15mm，b=313mm（取板厚） 特殊情況下，可取L=120mm，h=9.815mm，b=313mm。但中點彎曲變形量必須取規(guī)定的值。 當(dāng)板材的厚度大于13 mm，則在其一面機械加工至符合要求的厚度。 當(dāng)采用壓塑的方法制備試樣時，模塑壓力方向應(yīng)垂直于試樣高的這一側(cè)面。 模塑條件對測定結(jié)果有較大影響，因此模塑條件應(yīng)按有關(guān)材料標(biāo)準的要求或有關(guān)方面確定。（三）試驗方法 等速升溫速度：121/6min。 最大彎曲正應(yīng)力：1.81N/mm2或0.45N/mm2。 施加砝碼重： 式中：W砝碼質(zhì)量，kg； 試樣最大彎曲正應(yīng)力，N/m2； b試樣的寬度，； 兩支座中心間距離，；R 負載桿，壓

13、頭的質(zhì)量，kg；T 變形測量裝置的附加力，N；（附加力向下取正值，向上取負值）；g 重力加速度，9.8m/s2 。gTRgLhbW322（四）測試步驟 1）將符合要求的試樣按規(guī)定進行狀態(tài)調(diào)節(jié)； 2）測量試樣中點附近處的高度（h）和寬度（b），精確到0.05mm，確定試樣的變形量； 試樣應(yīng)變量與試樣的高度及中點變形量成正比關(guān)系。 3）計算砝碼質(zhì)量，使試樣承載后最大彎曲正應(yīng)力為1.8N/mm2或0.45N/mm2； 采用小負荷時，其數(shù)據(jù)分散性較大，相對誤差較大。 蠕變較大的塑料如聚乙烯、尼龍等材料，采用小負荷。lhy6 4）將試樣對稱地放在試樣支座上，高度為15mm的一面垂直放置，插入溫度計，溫度

14、計水銀球在試樣兩支座的中點附近，與試樣相距在3mm以內(nèi)，不要觸及試樣。 把裝好試樣的支架小心放入保溫浴槽內(nèi)，試樣應(yīng)位于液面35mm以下，加上砝碼，開動攪拌器，5min后調(diào)節(jié)變形測量裝置，使之為零。 按升溫按鈕加熱升溫。當(dāng)試樣中點彎曲變形量達到規(guī)定值（0.21）mm時，迅速記錄此時溫度。 此溫度為試樣在相應(yīng)最大彎曲正應(yīng)力條件下的熱變形溫度。 不同尺寸的試樣，其變形量按規(guī)定值。 試樣高度變化時相應(yīng)形變量的變化表（五）結(jié)果表示 材料的熱變形溫度值以同組試樣的算術(shù)平均值表示。 試驗報告中應(yīng)記錄試樣的制備方法和預(yù)處理條件，試樣尺寸和所用砝碼質(zhì)量，使用的傳熱介質(zhì)，試驗起始溫度、升溫速度、最大彎曲正應(yīng)力值。

15、 每個試樣的熱變形溫度和同組試樣的算術(shù)平均值以及試驗中試樣的特殊情況等。 （六）影響因素與討論 1）試驗機的影響 試樣支架及負載桿的熱膨脹導(dǎo)致讀數(shù)誤差。 支座間距、負載桿上的壓頭與試樣位置導(dǎo)致試樣最大變形量變化，從而導(dǎo)致較大的系統(tǒng)誤差。 2）試樣的制備方法及尺寸的影響 3）傳熱介質(zhì)的影響 液態(tài)介質(zhì)在所用溫度下穩(wěn)定且對試樣沒有影響。 液態(tài)石蠟、變壓器油、甘油和硅油等。 試驗中應(yīng)對介質(zhì)作充分攪拌。 lhy64）試驗條件的影響 塑料導(dǎo)熱性差，介質(zhì)與試樣形成熱平衡需要較長時間 在升溫過程中，試樣本身與介質(zhì)總是存在一定溫差，而且這種溫差將隨介質(zhì)升溫速率的增加而增加。u升溫速率增加，試驗結(jié)果偏高，反之，則

16、偏低。 試驗中試樣承受的負荷主要由砝碼提供，在規(guī)定了試樣承受的最大彎曲正應(yīng)力后，砝碼的選擇就取決于試樣的尺寸。 當(dāng)最大彎曲正應(yīng)力一定后，試樣的形變量與試樣高度成反比。 對不同高度試樣，應(yīng)取不同變形量作為試驗終點。三、 維卡軟化點試驗 維卡軟化點是在一定升溫條件下，以截面積為1mm2的壓針頭在規(guī)定負荷下刺入塑料試樣1mm深時的溫度。 維卡軟化試驗是1894年維卡爾提出，1910最先由德國正式建立標(biāo)準方法。 我國1970年采用這一試驗方法用于測試熱塑性塑料的熱性能，1979年建立國家標(biāo)準。（一）試驗原理（一）試驗原理 隨著溫度的提高，材料抵抗外力的能力下降，在恒定外力作用下壓針頭刺入試樣的深度因之

17、逐步加深。 當(dāng)規(guī)定針入量為一定值(1mm)時，各種熱塑性塑料達到該針入量時的溫度就各自為一定值。（二）測試方法測試標(biāo)準：GB/T16332000維卡軟化點試驗裝置與熱變形溫度測試的基本一樣。由支架、保溫浴槽、液體傳熱介質(zhì)、砝碼、測溫裝置、變形測量裝置和冷卻裝置等構(gòu)成。壓針頭平端與負載桿成直角，截面積為1mm2。試驗條件：試驗條件：等速升溫：A：50.5/6min；B：121.0/6min。砝碼大?。?.81N（1000gf）；49.05N（5000gf）試驗時的起始溫度可取室溫。以壓針頭刺入試樣的量1mm為試驗終點。試樣要求試樣厚度應(yīng)在36mm范圍，寬和長至少為1010mm，或直徑大于10mm

18、的圓片。模塑試樣厚度應(yīng)在34mm范圍。板材試樣取原厚，超過6mm時，單面加工成34mm不足3mm時，由23塊迭合成厚度大于3mm使用。試樣的支撐面和受測面應(yīng)平行，表面平整光滑，無氣泡，無鋸切痕跡，凹痕或飛邊等缺陷，按產(chǎn)品標(biāo)準規(guī)定進行預(yù)處理。每組試樣為個。維卡試驗機操作規(guī)程準備工作準備工作 向油箱內(nèi)注入硅油，使油面與油箱上平面距離保持向油箱內(nèi)注入硅油，使油面與油箱上平面距離保持在在5060毫米左右，試樣浸入油面的深度至少為毫米左右，試樣浸入油面的深度至少為35毫毫米。米。 關(guān)閉冷卻水進水口，打開排水口，使排水口敞開。關(guān)閉冷卻水進水口，打開排水口，使排水口敞開。 打開電源，預(yù)熱機器打開電源，預(yù)熱機

19、器10分鐘。分鐘。 開機順序：工控機開機順序：工控機電腦電腦試驗主機。試驗主機。 檢查試驗主機上的檢查試驗主機上的“升升”、“降降”、“停停”各按鈕各按鈕是否靈敏可靠，攪拌是否運行。是否靈敏可靠，攪拌是否運行。維卡試驗操作維卡試驗操作 打開電腦桌面上的 “PowerTest-W”試驗軟件。 點擊“試驗”按鈕，選擇試驗方案名“維卡”，并設(shè)置相關(guān)的試驗參數(shù)值，然后按“確定”。 輕按試驗主機“開機”按鈕，試驗機通電。 按“升”按鈕，升起試驗架。 選擇壓針式壓頭，將其正確安裝在無負載作用的負載桿底端。 將試樣水平放置在未加負荷的壓針下，壓針壓在試樣中心；提起砝碼托盤把手，使壓針壓住試樣。 輕按主機“降

20、”按鈕，試樣及試樣架裝置進入油箱中。 5分鐘后，向載荷盤上加試驗所要求質(zhì)量的砝碼。 將小磁粒放在砝碼凹槽上正中位置。 調(diào)節(jié)位移傳感器的夾具，使傳感器豎直壓在砝碼磁粒上，傳感器的顯示值在（34）mm間。 按位移傳感器上的“O”鍵，各路通道變形值讀數(shù)為“0”。 點擊“運行”按鈕，試驗進行。 試驗結(jié)束，點擊軟件的“停止”按鈕。 擰松位移傳感器的把手，移開傳感器，拿離砝碼。 按主機“升”按鈕，用鉗子拿掉試樣。 點擊 “數(shù)據(jù)處理”下拉菜單，查看試驗數(shù)據(jù)結(jié)果。 打印試驗報告。熱變形試驗操作熱變形試驗操作 選擇斧刃式的試驗壓頭，安裝在無負載作用的負載桿底端。 打開電腦桌面上的 “PowerTest-W”試驗

21、軟件； 點擊“試驗”按鈕，選擇試驗方案名“熱變形溫度”，并設(shè)置相關(guān)的試驗參數(shù)值，然后按“確定”。 測量試樣尺寸，根據(jù)試驗要求的最大彎曲正應(yīng)力，計算負荷大?。ㄘ撦d桿等重及附加力105 g）。 將試樣水平放置在未加負載的壓頭下，試樣高所在的面垂直在試樣支座上。 將試樣裝置降入油箱，加上砝碼，砝碼凹面應(yīng)朝上。 5分鐘后，調(diào)節(jié)位移傳感器夾具，使傳感器豎直在砝碼上，按傳感器上的“O”鍵，各路通道變形值讀數(shù)為“0”。 點擊軟件“運行”按鈕，開始試驗， 試驗結(jié)束，按“停止”按鈕。查看試驗結(jié)果，打印試驗報告。注意事項注意事項開機后，需預(yù)熱機器10分鐘后，才可進行試驗。關(guān)開機間隔不能少于1分鐘。插拔電源線和信號

22、線必須斷電，以免損壞元件。手不能伸入油箱，以免燙傷。試驗溫度必須低于加熱油的閃點。當(dāng)油箱溫度高于120時，必須先自然冷卻后，再進行水冷卻。試驗過程中，不能觸碰傳感器，人不能離開現(xiàn)場。保持設(shè)備清潔，預(yù)防高溫、過濕、灰塵、腐蝕性介質(zhì)、水對機器的影響。（四）馬丁耐熱試驗（四）馬丁耐熱試驗 馬丁耐熱試驗：在按一定速度等速升溫加熱空氣介質(zhì)的爐內(nèi)，使試樣承受一定的彎曲應(yīng)力，測量試樣自由端使加荷杠桿臂端產(chǎn)生規(guī)定下降高度時的溫度，并以之作為評價塑料高溫變形趨勢的方法。（一）測試原理 塑料試樣抵抗外力的能力與溫度相關(guān)，隨著溫度上升，彎曲模量降低，剛度下降，受到彎曲力矩的作用后，發(fā)生彎曲變形隨之增加，引起加荷杠桿傾斜。 馬丁耐熱試驗溫度，以變形指示器的指針下降來反映試樣的形變量，測出下降達到規(guī)定值時的溫度。 施加到試樣的彎曲力矩大小，通過移動重錘在橫桿上的位置調(diào)節(jié)的，使尺寸不同的試樣具有相同的最大表面應(yīng)力。pggLPLPbdLt2211262211