聚氨酯泡沫塑料的性能測試

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材料性能的測試和分析是認識、鑒別材料的唯一手段，是了解其基本性能、建立性能與結構關系，為材料配方、加工和使用提供充分和必要條件的“數(shù)據(jù)庫〞。

同一材料、同種性能的測試方法，結果表征都可能有多種方式，為了能有效地進行不同體系的配方比較、生產(chǎn)上的品質(zhì)控制和質(zhì)量驗收，以及在應用中作為性能指標和工程設計的數(shù)據(jù)，在實際檢測中形成了一系列統(tǒng)一的、規(guī)范的概念。

一、檢測中的數(shù)據(jù)處理與誤差分析

1.數(shù)據(jù)位數(shù)：有效數(shù)字，在測試中，由于測量總含有誤差，測得的數(shù)值總是近似數(shù)，因此，表示測量結果數(shù)字的位數(shù)不宜大多，也不宜太少。太多簡單使人誤認為精度很高，太少則會損失精度。例：假使測量結晶L的極限誤差是某一位上的半個單位，該位到L的左起第一個非零數(shù)字一共有幾位數(shù)，則我們說L有幾

位有效數(shù)字。

2.數(shù)字舍入規(guī)則：當試驗結果由于計算或其它原因位數(shù)較多時，須采用以下的舍入規(guī)則進行：舍去部分的數(shù)值，大于0.5，則末位加1；反之末位不變；末

位數(shù)等于0.5時則奇進偶不進。

3.誤差：對一個物理量測量后，測量結果與該物理量真實值大小之間的差異。即誤差＝（測量值）-（真實值），這里真實值可以是絕對正確的值，也可以是

標稱值，更多的則是確切度較高的測量值。

（1）絕對和相對誤差：其中，絕對誤差指誤差的絕對值，絕對誤差＝｜

測量值-真實值｜。

相對誤差指誤差與真實值的比較，相對誤差＝誤差/真實值≈誤差/測量值

（2）誤差的種類：從誤差的性質(zhì)來看，誤差可以分為四種：

偶然誤差：單項測量時，誤差可大可小，可正可負，但多項測量后，其平均

值趨于零的誤差。

系統(tǒng)誤差：聽從某一確定規(guī)律的誤差。綜合誤差：偶然誤差與系統(tǒng)誤差的合成。

粗差：明顯歪曲測量結果的誤差。在測量結果中是不允許存在的。4.精度：實際上是誤差的另一種說法，它反映測量結果與其真實值接近的程

度。精度高的試驗其誤差小。

精度又分為：（1）縝密度：表示實測值彼此之間一致的程度。反映偶然誤

差大小的程度。

（2）確鑿度：表示實測值與其“實際〞值或“真實〞值的接近程度，反映

系統(tǒng)誤差大小的程度。

（3）確切度：反映綜合誤差大小的程度

平日常說的精度如何是指縝密度。

5.試驗數(shù)據(jù)的整理和取舍

由于種種原因，試驗數(shù)據(jù)都有分散性。這些數(shù)據(jù)的總體有一定的概率分布，并具有特征值，在一定的概率分布下，如能獲得總體的特征值，也就知道了總體的全貌。樣本取自于總體，也能反映總體的基本狀況，因此整理數(shù)據(jù)的最簡單的方法是計算試驗結果和平均值。

二、測試標準與標準化

1.概況

為了測試數(shù)據(jù)相互可比，要求測試方法的技術條件和操作方法統(tǒng)一化、標準化、設備儀器定型化，根據(jù)這些方法的完善程度，國內(nèi)外形成了一整套標準化體系：國際標準、區(qū)域性標準、軍用標準、國家標準、專業(yè)標準等五大類，有些國家的產(chǎn)業(yè)標準還包括主管部門標準、企業(yè)標準和同行間通用標準等。其中，國家標準指對全國經(jīng)濟發(fā)展有重大意義而必需在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的標準，相對于本國而言，它是最高形式的標準，但不意味著指標是最高的，而是必需達到的起碼要求。

（1）專業(yè)標準：指全國的各專業(yè)部門范圍內(nèi)統(tǒng)一的標準，由相應的部門組織制定、審批和發(fā)布。

（2）企業(yè)標準：指地方或企業(yè)所制定的標準，可根據(jù)自身產(chǎn)品物性或用戶和市場需求，制定比國家標準更高、更嚴的標準。

2.化工標準化

由于化學工業(yè)是一個自動化程度高、生產(chǎn)繁雜、流程長、耗能大、腐蝕性和危險性較大并對人民生活環(huán)境、人民身體健康有破壞的自成系統(tǒng)的工業(yè)，已在發(fā)展過程中建立起完整的標準體系，根據(jù)以上特點可分為化工產(chǎn)品標準化和化工測試方法標準化，化工測試方法的標準化是化工標準化的重點，大體上可分為現(xiàn)場測試、仲裁測試、測試方法的系列化和通用化、以及模擬試驗方法等。

3.主要技術標準及表征

我國標準的一律用兩個漢語拼音字母表示，如國標GB（GuoBiao的縮寫），化學工業(yè)標準HG，輕工業(yè)部標準QB等，企業(yè)標準：以Q（企）為分子，企業(yè)區(qū)分號為分母。

國際標準化組織（ISO—InternationelOsganiztionforStandardixation）是世界上最大的國際性標準化專業(yè)機構。集中了138個國家的全國標準化機構，擁有數(shù)十萬專家。ISO成立于1947年，我國亦以中國標準化協(xié)會（簡稱CAS）名義，于1978年9月1日成為其中一員，參與了大量的工作。ISO標準的編號是ISO＋順序號＋制定年份。我國的大多數(shù)現(xiàn)行標準都是參照或等效乃至完全等同采用ISO標準制定。隨著參與WTO，與國際市場的進一步接軌，我們的各方面標準也必需實現(xiàn)與國際標準一致性同步發(fā)展。

三、聚氨酯軟、硬泡性能測試

1.準備工作

泡沫塑料成品性能的檢測是一件細致而確切的工作，試樣在進行測定之前，必需充分作好準備工作，以使測試工作符合要求。

（1）取樣

聚氨酯泡沫塑料的試樣一般都需從大樣中截取，經(jīng)加工制成標準尺寸的試片。試樣的截取部分和質(zhì)量對測定結果有很大影響。硬質(zhì)泡沫塑料質(zhì)地較脆，加工不當簡單出現(xiàn)裂紋、崩口等缺陷。軟質(zhì)泡沫塑料質(zhì)地溫和，成型較困難。在加工時對不同材料應選中擇不同的、合理的加工條件。硬泡立切機采用帶鋸，軟泡分為平切機和立切機，不建議使用電熱絲。刀具、加工速度和加工方式都要細心選擇。有缺陷的樣品不要采用或經(jīng)處理后方可采用。模塑制品一般應當去皮，由于表皮和中心的物性差距很大。測試采用的樣品特別注明外，一律指不帶皮的樣品。試樣的尺寸要嚴格依照規(guī)定，以使數(shù)據(jù)有可比性。試樣的尺寸不一樣，結果常會不同。試樣的尺寸對力學性能的測定和影響尤為顯著。例如壓縮性能，若試片的長/高比不同，壓縮特性也不同。而拉伸強度的大小和試樣的有效寬度有很大的關系。加工試樣時應注意不使加工過程中的熱量影響試樣的性能，以免結果

失真。

取樣的方向性也很重要，對于硬質(zhì)泡沫塑料，諸如現(xiàn)場噴涂發(fā)泡材料及冰箱、冰柜等澆注泡沫等，在做力學性能、導熱性能，以及尺寸穩(wěn)定性等都有很大的方向差異，平行于發(fā)泡方向和垂直于發(fā)泡方向之間區(qū)別可以高達30%。

（2）試片預處理

外界條件如溫度、濕度和放置時間等對測試結果都有較明顯的影響，所以在正式測定之前，必需對試片進行預處理，使其達到標準的溫度和濕度。一般采用以下條件進行處理。

溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±5）%；溫度為（23±2）℃，相對濕度為（50±5）%；溫度為（27±2）℃，相對濕度為（65±5）%。

處理時間隨樣品狀況、標準要求不同而異，一般從16～96h。

除特別注明外，一般采用（23±2）℃，相對濕度為（50±5）%，處理時間24h以上。測試的環(huán)境溫度為（23±2）℃，相對濕度（50±5）%。

（3）測試誤差的校正

產(chǎn)生誤差的主要原因是測試方法的確鑿度和確切度、測試儀器的質(zhì)量和測試人員的熟練程度。當測定結果產(chǎn)生了明顯的誤差時，要從各方面尋覓原因，予以改正。

2.測試方法

聚氨酯軟質(zhì)、硬質(zhì)、半硬泡、自結皮、慢回彈等泡沫塑料的測試因其結構、外觀狀態(tài)乃至用途的不同，所測試項目及測試方法都有差異。目前對于硬質(zhì)泡沫（噴涂、管道、板材、冰箱、冰柜等不同發(fā)泡形式、不同用途材料），常用的評價其性能的項目有：密度，拉伸強度、伸長率、彎曲強度、壓縮強度、導熱系數(shù)、吸水率、水蒸氣透過率、開孔率、線性膨脹系數(shù)等；對于軟質(zhì)泡沫（熱塑性、冷模塑等），常用的評價其性能的項目有：密度、拉伸強度、伸長率、撕裂強度、回彈性、壓縮永久變形、壓陷硬度，更進一步的有反復壓縮疲乏試驗、干、濕熱老化試驗等。相對于自結皮，半硬泡，慢回彈等比較新型的材料，國家及相關行業(yè)還沒有相應的標確鑿定統(tǒng)一的評價手段，基本根據(jù)其用途、市場需要分別參照軟、硬泡測試標準及方法進行試驗，增加一些測定自結皮厚度、韌性、耐磨性、壓縮復原時間等反映這類材料特別性能的方法。

現(xiàn)階段對于材料阻燃性能十分重視，常用評價方法有：氧指數(shù)、水平燃燒、垂直燃燒、45°燃燒、煙密度等。正在制定中的《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標識》及正在修定的GB8624《建筑材料燃燒性能分級方法》標準中都提到用錐形量熱儀（測定材料燃燒熱釋放速率；質(zhì)量損失率；產(chǎn)煙性、一氧化碳和二氧化碳產(chǎn)生率等）評價材料阻燃性能。但由于儀器昂貴、測試過程繁雜、推廣普及困難還有待推廣和驗證。

下面依次說明：常用測試方法標準號及基本內(nèi)容。2.1密度

本方法按GB/T6343—95標準執(zhí)行。（1）定義

表觀密度：單位體積泡沫材料在規(guī)定溫度和相對濕度時的質(zhì)量。

表觀芯密度：去除模制時形成的全部表皮后，單位體積泡沫材料的質(zhì)量，不包括模制時形成的外部表皮。

體積密度：在規(guī)定條件下，單位體積泡沫材料的質(zhì)量，包括可滲透和不可滲透空隙的泡沫材料軟件。

（2）試樣尺寸

軟質(zhì)或半硬質(zhì)材料試樣的體積至少100cm3;硬質(zhì)材料，試樣的總表面積至少100cm3。（3）操作

在分析天平上確切稱取試樣的重量，確切到0.01g，用千分卡尺游標卡尺測量樣品的尺寸。確切到0.1mm。每個樣品測量三次，至少測定五個樣品。取其平均值。

（4）計算按下式計算

（標準測試結果表征單位為：kg/m3）2.2拉伸強度

本法按GB6344—96、GB9641—88標準執(zhí)行。（1）定義

拉伸試樣至斷裂時所施加的最大拉伸應力。（2）試樣的制備

硬泡樣品：硬質(zhì)泡沫塑料質(zhì)地較脆，不宜采用沖切法截取試樣。先用立切裁樣機制出檢測厚度的樣片，再用鋼鋸或裁紙刀裁取樣品，然后在砂紙上磨制成規(guī)定的尺寸，或用專用夾具按規(guī)定方法進行制樣，至少5個樣品。試樣的形狀和尺寸見圖1。所有試片的表面不得有明顯的裂縫或缺陷。圖1

軟泡樣品用裁樣機裁取啞鈴狀試樣，至少5個。試樣厚度10～15mm，試樣尺寸見圖。拉伸速率為500±50mm/mm。

（3）操作

測量試片橫切面的長度和寬度，取幾個點，記錄最小數(shù)值，確鑿至0.05mm。試片置于拉力機的夾具上，選擇適合的載荷范圍和拉伸速度。漸漸調(diào)理樣品在中心軸上，開動儀器，記錄下來負荷計數(shù)，測定和記錄試片斷裂時的負荷數(shù)值，軟泡試樣應記錄試樣斷裂前瞬間兩基準線內(nèi)側(cè)線間的距離，剔除斷裂在標距外的試樣。同一試樣至少測定5個不同部位的樣品，取平均值。

（4）計算按下式計算：

（標準測試結果表征單位為：kPa）

式中F--斷裂荷載，N；A--平均截面積，m