塑料物理性能測試

第四章物理性能測試

第一節(jié)塑料的吸水性及含水量測定前言塑料吸水后會引起許多性能變化電絕緣性能降低、模量減小、尺寸增大等機(jī)械物理性能的變化。塑料吸水性大小決定于自身的化學(xué)組成分子主鏈僅有碳、氫元素組成的塑料，吸水性很小，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。分子主鏈上含有氧、羥基、酰氨基等親水基團(tuán)的塑料，吸水性較大。一、塑料含水量的測定塑料中含有一定量的水分，通常以試樣原質(zhì)量與試樣失水后的質(zhì)量之差與原質(zhì)量之比的百分比來表示。一般水分的存在對塑料的性能及成型加工會產(chǎn)生有害的影響，而且水在高溫下會汽化，使制品產(chǎn)生氣泡。目前廣泛使用的測定水分含量的方法有：干燥恒重法、汽化測壓法和卡爾．費(fèi)休試劑滴定法（一）干燥恒重法是將試樣放在一定溫度下干燥到恒重，根據(jù)試樣前后的質(zhì)量變化，計算水分含量。（二）汽化測壓法是利用水的揮發(fā)性。在一個專門設(shè)計的真空系統(tǒng)中，加熱試樣，試樣內(nèi)部和表面的水蒸發(fā)出來，使系統(tǒng)壓力增高，由系統(tǒng)壓力的增加，求得試樣的含水量。（三）卡爾．費(fèi)休試劑滴定法用專門配制的試劑（卡爾﹒費(fèi)休試劑），利用碘氧化二氧化硫時，需要定量的水這一原理來測量水分含量。二、塑料的吸水性測定（一）定義及原理

塑料吸水的性能叫吸水性，是指塑料吸收水份的能力。將試樣浸入保持一定溫度（通常溫度為23℃）的蒸餾水中經(jīng)過一定時間后（24h）或浸泡到沸水中一定時間（30min）后，測定浸水后或再干燥除水后試樣質(zhì)量的變化，求出其吸水量。吸水性的表示方法：以試樣原質(zhì)量與試樣失水后的質(zhì)量之差與原質(zhì)量之比的百分比；單位面積試樣吸收水份的量；直接用吸收的水份量?？蓞⒄誈B/T1034-2008塑料吸水性的測定。（二）試驗步驟及計算1．試驗步驟（見教材相關(guān)內(nèi)容）2．試樣的吸水質(zhì)量分?jǐn)?shù)試樣相對于初始質(zhì)量的吸水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Wm，用吸水百分率來表示，數(shù)值以%表示：（4-3）（4-4）（4-5）（三）試樣試樣類型試樣尺寸（mm）模塑料長、寬60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或2.0±0.1mm的方形試樣管材直徑≤76mm時，沿徑向切取25mm±1mm長的一段；直徑＞76mm時，沿徑向切取長76mm±1mm，寬25mm±1mm樣片棒材直徑≤26mm時，切取25mm±1mm長的一段；直徑＞26mm時，切取13mm±1mm長一段片或板材邊長為61mm±1mm的正方形，厚度為1.0mm±0.1mm成品、擠出物、薄片或?qū)訅浩L、寬60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或者2.0±0.1mm的方形試樣；或被測材料的長、寬61mm±1mm，一組試樣有相同的形狀（厚度和曲面）各向異性增強(qiáng)塑料邊長≤100×厚度（四）試驗設(shè)備及影響因素1．試驗設(shè)備天平、烘箱、干燥器、恒溫水浴、量具。2．影響因素（1）試樣尺寸（2）材質(zhì)均勻性（3）試驗的環(huán)境條件（4）試驗溫度三、應(yīng)用舉例圖4-1表明隨PTT含量的增加，材料的吸水率單調(diào)降低。PTT含量20%時，PA6/PTT體系24h和168h吸水率僅為同等吸水條件下PA6吸水率的41%和47%。PTT有效抑制了PA6的吸水性。圖4-1PA6/PTT材料的吸水曲線第四章物理性能測試

第二節(jié)密度和相對密度的測定

一、概念1．密度密度是規(guī)定溫度下單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)，用符號ρ表示。由于密度隨溫度的變化，故引用密度時必須指明溫度，溫度t℃時的密度用ρ表示。2.相對密度相對密度指一定體積物質(zhì)的質(zhì)量與同溫度情況下等體積的參比物質(zhì)質(zhì)量之比（常用的參比物為水）。3.表觀密度對于粉狀、片狀、顆粒狀、纖維狀等模塑料的表觀密度是指單位體積中的質(zhì)量；對于泡沫塑料的表觀密度是指單位體積的泡沫塑料在規(guī)定溫度和相對濕度時的質(zhì)量。故又稱體積密度或視在密度。二、塑料的密度及相對密度的測定泡沫塑料以外的塑料密度及相對密度的測定可以參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1033《塑料非泡沫塑料密度的測定》相關(guān)部分。（一）A法—浸漬法浸漬法是基于阿基米德定律，將體積的測量轉(zhuǎn)換為浮力的測量，即只要測得該物體全浸沒在已知密度的浸漬液中的浮力大小，就能計算出該物體的體積，進(jìn)而計算出測量物體的密度。

試樣的密度大于浸漬液的密度時，按照式4-8計算。若試樣的密度小于浸漬液的密度，考慮重錘的影響，按照式4-9計算：（4-9）式中：m0，試樣的質(zhì)量，g；

m1，試樣在浸漬液中的表觀質(zhì)量，g；ρ0，浸漬液的密度，g/cm3；ρs，試樣的密度，g/cm3；

mh0，試樣與重錘在浸漬液中的質(zhì)量，g；mh1，重錘在浸漬液中的質(zhì)量，g。（二）C法—滴定法1．測試原理兩種可互溶的不同密度的液體，其中一種液體的密度低于被測樣品的密度，而另一種液體的密度高于被測樣品的密度，配制成混合浸漬液。將無氣孔的具有合適形狀的固體試樣放入恒溫的混合浸漬液中，不要使試樣附有氣泡，觀察試樣沉浮，若浮起來，則加輕浸漬液，若沉下去，則加重浸漬液，每次加完，攪拌均勻，直至最輕的試樣和最重的試樣懸浮在混合浸漬液中。用比重瓶測定相應(yīng)的混合浸漬液的密度，試樣的密度就介于二者之間。

2．試驗設(shè)備天平、玻璃量筒、滴定管、恒溫水浴、容量瓶、溫度計、平頭玻璃攪拌棒。3.方法要求（1）稱量較低密度的浸漬液、恒溫到23℃±0.5℃；（2）將試樣放入到量筒中。（3）觀察試樣的現(xiàn)象（4）繼續(xù)滴加重浸漬液（5）用比重瓶法來測定混合浸漬液的密度；（6）稱量已干燥的比重瓶質(zhì)量；（7）將配好的混合液裝入比重瓶，在規(guī)定溫度恒溫（8）稱其質(zhì)量。4.影響因素（1）試樣大?。?）試樣上吸附氣泡（3）輕重兩種浸漬液的選擇（三）密度柱法測定密度1．試樣及浸漬液

片狀、粒狀或容易鑒別形狀的試樣，精確測量試樣體積中心位置。表面應(yīng)平整、清潔、無裂縫、氣泡、凹陷等。2．玻璃浮標(biāo)的制備制備直徑為3~8mm、近似球形，經(jīng)過充分退火的玻璃球。選擇適當(dāng)?shù)娜芤后w系，注入量筒中，恒溫。裝入被校準(zhǔn)的玻璃浮球，攪拌均勻，如果浮標(biāo)下沉，則加入密度較大的液體，反之，加入密度較小的液體，待浮標(biāo)在溶液中懸浮靜止不動至少30min，測定浮標(biāo)保持平衡狀態(tài)的液體密度，即為該浮標(biāo)的密度。3．密度柱的配制

圖4-3配制密度柱配管裝置(1．輕液容器；2．重液容器；3．電磁攪拌器；4．梯度管；5．恒溫水浴)4．測定試樣密度

測定三個試樣，用容器A中的輕液浸濕后，輕輕放入梯度柱中，高度位置處于穩(wěn)定平衡，測量其幾何中心高度，在所繪制的浮標(biāo)密度(ρ)—浮標(biāo)高度（H）的工作函數(shù)曲線圖上，讀取試樣位于梯度柱中的高度所對應(yīng)的密度值，即為該試樣的密度?；蛴脙?nèi)插法計算如下

:5.主要影響因素（1）溫度為了保持密度梯度管內(nèi)密度梯度穩(wěn)定平衡，要求溫度穩(wěn)定，而且恒溫水浴的液面要高于密度梯度液。液面恒溫水浴的控溫度為±0.1℃。（2）試樣試樣必須是容易確定中心位置，無空穴或其他容易形成氣泡的表面缺欠。切割必須用銳利的刀片，避免由于壓縮引起密度的改變。（3）打撈試樣，必須小心，以避免破壞密度梯度液密度的線性平衡。（4）玻璃浮標(biāo)的標(biāo)定一定要準(zhǔn)確。觀察試樣的中心位置時，通常用測高儀，如用人眼觀察，一定要求水平觀察口。（5）溶液因素研究表明，對于水-乙醇體系，密度梯度柱法的重復(fù)性和重現(xiàn)性不明顯依賴于材料本身的密度。

三、應(yīng)用舉例藥用塑料的密度試驗方法在2002年國家藥品監(jiān)督管理局頒布的國家藥品包裝容器(材料)標(biāo)準(zhǔn)中，藥用塑料容器（材料）普遍采用了密度試驗方法。第四章路物理性能魄測試第三節(jié)高改分子的溶模解性和溶舍液粘度測言定一、高分普子樹脂的懷溶解性高分子脆不易運(yùn)焦動，溶裙解的第鉗一步是芬溶劑分促子滲入淘高分子斗內(nèi)部，感使高分老子體積與膨脹、筋溶脹，回然后高暈分子均歐勻分散杯到溶劑貓中而溶方解。高分子材筆料的溶解還性除與化役學(xué)組成有卸關(guān)外，一暴般來說，恰相對分子硬質(zhì)量、等練規(guī)度和結(jié)渣晶度越大躲，溶解性馬越差。分子鏈產(chǎn)形狀對脾溶解性技也有顯銜著影響撞，交聯(lián)安高分子倚一般不游能溶解麥，只能或溶脹。材料中曠的添加邀成份也春會影響怕其溶解憶性。此外，高棟分子能否伍溶解于某績種溶劑與叮溫度有決胳定性關(guān)系優(yōu)。二、高分掙子溶液粘籠度的測定（一）基夏本概念粘度嗓又稱絕對素粘度或動帳力粘度，召表示流體統(tǒng)在流動過誰程中，單部位速度梯缺度下所受勿的剪切應(yīng)泊力的大小茂。2.運(yùn)動粘吳度尖液體的閱絕對粘祖度與其牌密度之襖比值。3.粘度比惜又好稱溶液唐溶劑粘播度比或潤相對粘爺度，指鵝在相同知溫度下竿，溶液脊粘度η與純?nèi)墚悇┱扯圈?的比值。4.特性粘度增比粘度核（ηsp）：表摸示溶液臘粘度比渴純?nèi)軇﹫笳扯仍瞿讣拥谋缎迶?shù)，也艙是無量炒綱量。比濃粘啊度（ηsp/c）表示磁單位濃邪度的溶奔質(zhì)所引薄起的粘默度增大揚(yáng)值。比德濃粘度碑的量綱華是濃度冊的倒數(shù)刷。比濃對數(shù)張粘度[(lnηr)/c]，其中c表示聚穗合物溶齊液的濃克度。比如濃對數(shù)撇粘度的即量綱也造是濃度萌的倒數(shù)強(qiáng)。特性粘度度的定義為嗎溶液濃度吳無限稀釋藍(lán)情況下的跑比濃粘度恒（ηsp/c）或比舅濃對數(shù)抵相對粘樓度(lnηr)/c（二）粘膏度的測定通常測聲定液體躺粘度的損方法主弟要分三環(huán)類：①液體在升毛細(xì)管里像的流出時斑間；②圓球在職液體里落處下的速度庫；③液體在豬同軸圓柱圓體間對圓允柱體轉(zhuǎn)動佛的影響。1.毛細(xì)管控法（1）測量原蹤蝶理及計算在規(guī)定溫獵度和環(huán)境柄壓力的條旨件下，在軌同一粘度奇計內(nèi)測定騰給定體積胡的溶液和翅溶劑流出聾時間，求載得粘度。式中：μr，相對粘渴參照GB/T1632.1-2008《塑料使用毛細(xì)管粘度計測定聚合物稀溶液粘度》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（（3）方法要求①溶液配制；②粘度計安裝，恒溫;③消泡；④計時；其中溶劑要測量三次，取其平均值。

（4）影響能因素①恒件溫槽水衛(wèi)浴溫度艱的精度另②溶液濃度對粘度的測試存在著很大的影響。選擇的溶液濃度應(yīng)使溶液流經(jīng)時間與溶劑流經(jīng)時間之比不小于1.2且小于2.0。③測定過程中因為毛細(xì)管垂直發(fā)生改變以及微粒雜質(zhì)局部堵塞毛細(xì)管而影響流經(jīng)時間。若兩次連續(xù)測定的溶劑的流下時間相差大于0.4s，則清洗粘度計。④為了使不同批次的實驗結(jié)果可進(jìn)行比較，對不同溶劑，應(yīng)選用不同的標(biāo)準(zhǔn)粘度計。使溶劑流出時間為100～130s，動能校正系數(shù)≤2×10-2，此時可不需進(jìn)行動能校正計算。2．落球法壟及落球粘庸度（1）落球央粘度落球法亞是根據(jù)皂測定已純知質(zhì)量農(nóng)和體積義的小球追在被測鏈液體中食通過一菊定高度騰的液體竊柱所需艷要的時顫間，從很而測定夠粘液的吸粘度。（2）測量策原理及槽計算上圖是最駁簡單的落策球式粘度貪計，測定牛鋼球通過秘刻度所需卵要的時間稠，如果在冰使用前用壇一種已知紛粘度的液膏體進(jìn)行同線樣的測定寇，二者比訪較即可知膜道被測溶黃液的粘度μ。其數(shù)學(xué)表允達(dá)式如下仿：式中：μ，液體的臉粘度，Pa.s；K，粘度免計常數(shù)撫，Pa.s剪.m3/Kg.椅s；ρ1，鋼球的商密度，Kg/罰m3；ρ2，液體的乒密度，Kg/瞧m3；t，流經(jīng)查時間，s。（3）方法歲要求①液體倒盟入試管內(nèi)罪，放入適違當(dāng)?shù)那?，駐注意球上檔不應(yīng)粘附企任何氣泡釋；②粘液坦需在恒瓶溫槽內(nèi)凝恒溫15mi母n；不同的鏈球測量的襪精度是不秧同的；③測天躺然乳膠鬼粘度時淹，用0.8伸%氨水調(diào)冠膠乳之隆總固體判為55%，其膠乳扁溫度控制性為25±1馳℃。（4）試驗竿設(shè)備試管、恒假溫槽（恒爆溫溫度波蒼動為±0.0僵5℃）、鋼球纏、溫度計雨（最小分曉刻度值為0.2叫℃）、秒表昨（分度值鍛為0.1秒）。3．旋轉(zhuǎn)法基本原涂理：基于浸眾于流體巴中的物擁體(如圓筒、至圓錐、圓各板、球及配其它形狀擇的剛性體)旋轉(zhuǎn)，或初這些物體粉靜止而使戴周圍的流川體旋轉(zhuǎn)時富，這些物年體將受到撐流體的粘舊性力矩的弄作用，粘慨性力矩的滔大小與流撕體的粘度葡成正比，堆通過測量湯粘性力矩流及旋轉(zhuǎn)體舒的轉(zhuǎn)速求鄙得粘度。分類：同軸圓研筒內(nèi)旋輕式粘度什計、單藍(lán)圓筒旋瞧轉(zhuǎn)式粘松度計、粱外筒旋田轉(zhuǎn)式粘澡度計、純錐/板式粘愁度計等拾多種。圖4-8NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式粘度計結(jié)構(gòu)示意圖（2）基本操局作①準(zhǔn)備被哥測樣品，件置于直徑斜不小于70m車m的燒杯田或容器廊中，準(zhǔn)漂確的控麥制液體旁的溫度脖；②測定郵前看粘薯度計上③轉(zhuǎn)動左右調(diào)節(jié)旋鈕，使氣泡調(diào)整到中間位置；④將選配號的轉(zhuǎn)子旋入連接螺桿上，旋轉(zhuǎn)升降鈕。使儀器緩慢下降，轉(zhuǎn)子逐漸浸沒待測液中，直到轉(zhuǎn)子液面標(biāo)志和液面平齊，開啟開關(guān)調(diào)節(jié)適當(dāng)轉(zhuǎn)速，進(jìn)行測定；⑤當(dāng)指針趨于穩(wěn)定，按下指針控制開關(guān)，讀數(shù)；⑥根據(jù)旋轉(zhuǎn)系數(shù)等計算公式得到結(jié)果。（3）影響因逢素①溫度。麗溫度對測富定值有十托分重要的銹影響。溫幟度升高，鴉粘度下降賴，對于精善確測量，占最好不要蛇超過0.1違℃.②連接螺尺桿和轉(zhuǎn)其子。應(yīng)霜保持干早凈，否攻則將影消響到轉(zhuǎn)潤子的正共確連接名和轉(zhuǎn)動報的穩(wěn)定粒性。轉(zhuǎn)堵子每次游用完要周及時的望清洗。陵（不得暴在儀器朽上進(jìn)行港清洗）申。③轉(zhuǎn)子勵。正確未選擇，桂或調(diào)整藍(lán)轉(zhuǎn)速，注扭矩值脆在10～95%之間。④其他之。轉(zhuǎn)子習(xí)放入樣牌品中時摟要避免恒產(chǎn)生氣忍泡，否業(yè)則測量毛出的粘巨度值會嫌降低，涂具體方嚇法是將鳳轉(zhuǎn)子傾薦斜的放棗入樣品西中，然撲后再安始裝轉(zhuǎn)子膊，轉(zhuǎn)子古不能碰劉到杯壁弄和杯底般，被測墊量的樣岸品必須緒沒過規(guī)寇定的刻奶度。第四章忽物理悲性能測鎖試第四節(jié)賠透氣恭性和透蔽濕性塑料薄蜓膜在用管于農(nóng)作巡壽物的保爐濕時，襪對水蒸岸汽就需蜘要有好罩的阻隔奮性，而洋對氧氣姿和二氧理化碳又踏需要有遍良好的竟透過性駁能；在用于食類品包裝時勝對水蒸汽坦和氧氣需癥要良好的恐阻隔性，更既可防腐駱，防潮，鮮又可保濕駕；充氣輪診胎的內(nèi)駕胎、輸段送氣體敵的膠管攔和某些宋密封制趙品，均巴要求透做氣性低打，氣體勝難以通劉過。各種高分溫子材料的時阻隔性能巡壽相差很大醬，氣體透煌過系數(shù)相貓差100萬倍。對高分子瓣材料的透假氣性和透繩濕性的測殊定是十分季重要的。一、透辨氣性及現(xiàn)其測定塑料薄膜貞透氣系數(shù)五或透氣量停的測定，勻參照國標(biāo)GB/T勿1038究-200屑0《（一）定義1．氣體透過量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，單位透過面積、單位壓差內(nèi)在24h透過的氣體量，用Qg表示，單位為：m3/(m2·Pa·24h)。2．透氣系數(shù)標(biāo)淮狀態(tài)下，在單位時間內(nèi)，單位壓差下，透過單位面積、單位厚度薄膜的透氣量。用Pg表示，單位為m3·m/(m2·Pa·s)。（二）伴測定原跳理氣體通過度薄膜的透轟過過程，瞞從熱力學(xué)細(xì)的觀點來綱看，是單支分子擴(kuò)散騰過程。透氣量或精透氣系數(shù)跌的測定，碑是在一定考溫度下，缺讓試樣兩扔側(cè)保持一在定的氣體股壓差，測戰(zhàn)量試樣低坡壓側(cè)的氣息體壓力變冒化，計算壇透氣系數(shù)素。計算公澡式如下:（三）測量聚合物透氣性方法很多，有真空法、恒壓法、恒容法、還有近年來發(fā)展起來的MC3型氣體透過率測試儀等。1．真空法在低壓側(cè)抽真空，高壓側(cè)為1atm的試驗氣體，通過測量低壓側(cè)的壓力、濃度的變化或流量的大小來測量流速。

2．MC3型氣體透聽過率測試貢儀其原理也項是基于試宏樣兩側(cè)形仙成壓差，燈壓力與時碑間成直線牙關(guān)系，將嬌其轉(zhuǎn)變?yōu)榇珉姎庑盘栐?，從而計斬算出氣體可透過率。二、透濕誼性及其測易定液體及判其蒸汽券對聚合撕物材料本的透過擺性，一筒般采用錘測定透牌過物濃刻度變化監(jiān)的方法撿來測量情透過性比。試驗