塑料物理检测方法.ppt

*,*,塑料常识,塑料性能检测简介,塑料性能,塑料特性,力学性能,热学性能,李荣华,15185138396,lrh2002,相互学习，共同进步！,Wednesday,November 19,2025,塑料,以,树脂,（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。,树脂,是指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。广义地讲，在塑料工业中作为塑料基本材料的任何聚合物都可称为树脂。,1.1,概念,11/19/2025,热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。,热固性塑料：因受热或其它条件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。,1.2,分类,-,按物理化学性能分,11/19/2025,通用塑料：产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。工程塑料：能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如,ABS,、尼龙、聚矾等。特种塑料：具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。,1.2,分类,-,按用途分,11/19/2025,1.3,常见缩写,PE,聚乙烯,PVC,聚氯乙烯,PP,聚丙烯,PA,聚酰胺（尼龙）,PS,聚苯乙烯,PMMA,聚甲基丙烯酸甲酯,ABS,丙烯腈,-,丁二烯,-,苯乙烯共聚物,PC,聚碳酸酯,PBT,聚对苯二甲酸丁二醇酯,POM,聚甲醛,PET,聚对苯二甲酸乙二醇脂,11/19/2025,1.4,塑料特性,1.,质轻、比强度高。,2.,优异的电绝缘性能。,3.,优良的化学稳定性能。,4.,减摩、耐磨性能好。,5.,透光及防护性能。,6.,减震、消音性能优良。,11/19/2025,2.1,塑料的性能,流变性能,：,熔体质量（体积）流动速率、模塑收缩,率；,力学性能,：,拉伸弹性模量、拉伸应力、拉伸应变、拉,伸蠕变模量、弯曲模量、强度、简支梁（悬臂梁）冲击,强度、拉伸冲击强度、邵氏（洛氏）硬度、压缩强度；,热性能,：,熔融温度、玻璃化转变温度、负荷变形温度、,维卡软化温度、线性热膨胀系数、燃烧性、氧指数；,电性能,：,相对介电常数、介质损耗因素、体积电阻,率、表面电阻率、电气强度、相比漏电起痕指数；,其它性能,：,吸水性、密度、老化性能等,11/19/2025,2.2,塑料的性能（常要求）,流变性能,：,熔体质量流动速率,力学性能,：,拉伸应力、拉伸应变、弯曲强度、简支梁,（悬臂梁）冲击强度、邵氏（洛氏）硬度,热性能,：,负荷变形温度、维卡软化温度、燃烧性、氧,指数；,电性能,：,体积电阻率、电气强度、相比漏电起痕指,数；,其它性能,：,吸水性、密度、老化性能等,11/19/2025,2.2,塑料的性能常用检测方法,GB/T3682-2000,热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定,(ISO 1133:1997),GB/T1040-2006,塑料 拉伸性能的测定,(ISO 527:1993),GB/T1041-2008,塑料 压缩性能的测定,(ISO 604:2002),GB/T9341-2008,塑料 弯曲性能的测定,(ISO 178:2001),GB/T1043-2008,塑料 简支梁冲击性能的测定,(ISO 179:2000),GB/T1843-2008,塑料 悬臂梁冲击强度的测定,(ISO 180:2000),11/19/2025,GB/T2411-2008,塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度）,(ISO 868:2003),GB/T3398.2-2008,塑料 硬度测定 第,2,部分：洛氏硬度,(ISO 2039-2:1987),GB/T1634-2004,塑料 负荷变形温度的测定,(ISO 75:2003),GB/T1633-2000,热塑性塑料维卡软化温度,(VST),的测定,(ISO 306:1994),GB/T1033-2008,塑料密度的测定,(ISO1183:2004),GB/T1410-2006,固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法,(IEC 60093:1980),GB/T1034-2008,塑料吸水性的测定,(ISO62:2008),2.2,塑料的性能常用检测方法,11/19/2025,2.3,塑料拉伸性能测定,2.3.1,术语和定义,标距（,L,0,）：试样中间部分两标线间初始距离，,mm,试验速度（,v,）：验过程中，试验机夹具分离速度,mm/min,拉伸应力（,）：试样每单位原始面积上所受拉力的,MPa,拉伸应变（,）：原始标距单位长度增量，比值或百分数,拉伸强度（,M,）：试样承受的最大拉伸应力，,MPa,断裂拉伸应变（,B,）：试样与断裂应力对应的拉伸应变,拉伸弹性模量（,E,t,）：应力,2,与,1,的差值与对应应变,2,与,1,的差值的比值，,MPa,11/19/2025,2.3.2,塑料常见拉伸应力应变曲线,a,脆性、,b,，,c,有屈服韧性、,e,无屈服韧性,11/19/2025,2.3.3,常用检测仪器,微机控制电子万能试验机,11/19/2025,2.3.4,试样,哑铃型试样,11/19/2025,2.3.4,试样,推荐的,1A,和,1B,型试样尺寸，,mm,11/19/2025,2.3.5,速度及原理,推荐的速度有：,1mm/min,2,mm/min,5,mm/min,10,mm/min,20,mm/min,50,mm/min,100,mm/min,200,mm/min,500,mm/min,20,mm/min,以上允差为,10%,1-10mm/min,允差为,20%,常选择：,5,mm/min,和,50mm/min.,原理,：沿试样纵向主轴恒速拉伸，直到断裂或,应力（负荷）或应变（伸长）达到某一预定,值，测量在这一过程中试样承受的负荷及其伸长,。,11/19/2025,2.3.6,试样制备,注射成型机,压塑成型机,塑料板材挤出机,哑铃型制样机,11/19/2025,2.3.7,试样数量、状态调节,每个受试方向和每个性能的试验，试样数不少于,5,个,应废弃断裂或变形不正常的试样，重新取样补充,夹具内断裂,离任一夹具,10mm,以内断裂,变形扩展至肩部,在肩部断裂,按照,GB/T2918-1998,进行状态调节，,温度：,232,，湿度：,505%,放置一定时间后,再进行试验。,每个受试方向和每个性能的试验，备样,8,个,11/19/2025,2.3.8,试验步骤,试验环境：,232,，湿度：,505%,测量每个试样尺寸，试样中部测宽度（精确至,0.1mm,）,和厚度（精确至,0.02mm,）。,夹持试样，直线、防止滑移。,安装引伸计或数字大变形。,调整预应力在规定范围内。,设置参数及试验条件。（弹性模量 速度为,1mm/min,）,进行测试，记录试验结果。,应力和模量保留三位有效数字，应变和泊松比保留二位,有效数字。,每个试样中间,50mm,划两条标线。,11/19/2025,2.3.9,检测结果影响因素,拉伸速度的影响,试验温度的影响,样品本身的影响,11/19/2025,2.4,塑料压缩性能测定,2.4.1,术语和定义,标距（,L,0,）：试样中间部分两标线间初始距离，,mm,试验速度（,v,）验过程中试验机两压板接近速率,mm/min,压缩应力（,）试样单位原始横截面积所承受的负荷,MPa,压缩强度（,M,）试样所承受的最大应力,MPa,压缩应变（,）每单位,L,0,的长度减少量,压缩模量（,E,c,）应力差,(,2,-,1,),与对应应变差,(,2,-,1,=0.0025-0.0005),的比值，,MPa,11/19/2025,原理,：沿试样主轴方向，以恒定的速度压缩试样，直至试样发生破坏或达到某一负荷或试样长度的减少值达到预定值。测定试样在此过程中的负荷,2.4.2,原理,11/19/2025,2.4.3,试样,试样应为棱柱、圆柱或管状，尺寸满足：,推荐：,类型,测量,长度,宽度,厚度,A,模量,502,100.2,40.2,B,强度,102,11/19/2025,2.4.4,试样数量及试验速度,1mm/min,，,2mm/min,，,5mm/min,，,10mm/min,，,20%,20mm/min 10%,各向同性材料，每个样品至少,5,个试样,各向异性材料，每个样品至少,10,个试样，垂直和平行,各,5,个。,明显缺陷破坏，则需更换试样。,11/19/2025,2.4.5,试验步骤,试验环境：,232,，湿度：,505%,测量每个试样尺寸。试样中部测宽度（精确至,0.02mm,）,和厚度（精确至,0.02mm,）各测,3,点取平均值，测量试样,长度（精确至,1%,）。,放置试样，直线、防止滑移。,调整预应力在规定范围内。,设置参数及试验条件。,进行测试，记录试验结果。,应力和模量保留三位有效数字，应变和泊松比保留二位,有效数字。,11/19/2025,2.4.6,检测结果影响因素,摩擦力影响,试样尺寸影响,试样平行度影响,试验速度影响,11/19/2025,2.5,塑料弯曲性能测定,2.5.1,术语和定义,试验速度（,v,）支座与丫头之间的相对移动速率,mm/min,弯曲应力（,）试样跨度中心外表面的正应力,MPa,弯曲强度（,M,）试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力,挠度（,s,）在弯曲过程中，试样跨度中心顶面或地面偏离原始位置的距离,mm,弯曲应变（,）试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化,压缩模量（,Ec,）应力差,(,2-,1),与对应应变差,(,2-,1,=0.0025-0.0005),的比值，,MPa,11/19/2025,2.5.2,原理,把试样支撑成横梁，使其在跨度中心以恒定的速率弯曲，直到试样断裂或变形达到预定值，测量该过程中对应施加的压力,11/19/2025,2.5.3,试样,推荐试样：,长度,l,：,80mm2mm,宽度,b10.0mm0.2mm,厚度,h,：,4.0mm0.2mm,对任一试样其中部,1/3,长度内各处厚度与厚度平均值的偏差不应大于,2%,，宽度与平均值的偏差不应大于,3%,，试样截面应是矩形且无倒角。,其它样满足：,L/H=201,11/19/2025,2.5.4,试样数量及测试速率,各向同性材料，每个样品至少,5,个试样,各向异性材料，每个样品至少,10,个试样，垂直和平行各,5,个。,中间,1/3,长度外断裂的，则需更换试样。,推荐的速度有：,1mm/min,2,mm/min,5,mm/min,10,mm/min,20,mm/min,50,mm/min,100,mm/min,200,mm/min,500,mm/min,厚度,1mm3.5mm,之间的试样用最低速度,20,mm/min,以上允差为,10%,1-10mm/min,允差为,20%,11/19/2025,2.5.5,压头和支座,支座和压头之间的平行度应在,0.2mm,之内,压头半径：,5.0mm0.1mm,支座半径：,2.0mm0.2mm,（试样厚度,3mm,）,支座半径：,5.0mm0.2mm,（试样厚度,3mm,）,跨距可调,11/19/2025,2.5.6,试验步骤,试验环境：,232,，湿度：,505%,测量每个试样尺寸，试样中部测宽度（精确至,0.1mm,）和厚度（精确至,0.01mm,）。计算一组试样厚度平均值，剔除厚度超过平均厚度允差,2%,试样，并随机选取试样来代替。,根据,L=,（,161,）,h,调节跨度,安放试样,调整预应力在规定范围,设置试验条件,测试，记录数据,应力和模量保留三位有效数字，挠度保留二位有效数字。,11/19/2025,2.5.7,结果计算,弯曲应力,弯曲应变,弯曲模量,11/19/2025,2.5.8,检测结果影响因素,操作影响,跨厚比影响,应变速率,压头影响,温度影响,11/19/2025,2.6,简支梁冲击强度,2.6.1,术语及定义,简支梁无缺口冲击强度：无缺口试样破坏时所吸收冲击能量。,简支梁缺口冲击强度：缺口试样破坏时所吸收冲击能量。,侧向冲击：冲击方向平行于尺寸,b,，冲击在试样窄的,hl,上。,贯层冲击：冲击方向平行于尺寸,h,，冲击在试样窄的,bl,上。,垂直方向：,(,层压增强塑料,),冲击方向垂直于增强塑料平面。,平行方向：,(,层压增强塑料,),冲击方向平行于增强塑料平面。,11/19/2025,2.6.2,原理,摆锤升至固定高度，以恒定的速度单次冲击支撑成水,平梁的试样，冲击线位于两支点的中点，缺口试样侧,向冲击时，冲击线正对单缺口。,11/19/2025,2.6.3,试样缺口,优选,A,型缺口,优选侧向冲击,11/19/2025,2.6.4,试样,模塑,长度,l 802mm,宽度,b 10.00.2mm,厚度,h4.00.2mm,hb,l,，跨距：,62,0.5,mm,。,板材,优选厚度,4mm,允许原板厚度，最大,10.2mm,优选方法：,GB/T1043.1/1eA,11/19/2025,2.6.5,试样数量及状态调节,在温度,23,和相对湿度,50%,条件下调节,16h,以上，缺口试样应在缺口加工后计算时间。,每组试验至少,10,个样，当变异系数小于,5%,时只需,5,个试样。层压材料要测垂直和平行时各,10,个样。,11/19/2025,2.6.6,缺口加工及破坏方式,选择合适刀具,固定试样,速度适中,C,完全破坏，试样破坏成两片或多片,H,铰链破坏，试样外部仅剩一薄层以铰链的形式连 在一起。,P,部分破坏,N,不破坏,11/19/2025,测试环境：温度：,232,，湿度：,505%,测量每个试样中部测宽度和厚度（精确至,0.02mm,）,缺口试样测量缺口剩余宽度,b,N,精确至,0.02mm,。,确认冲击速度，选择吸收能力在标称的,10%80%,的范围内的摆锤。优先选大摆锤。,测量能量损失,安放试样，刀口对准缺口。,抬起摆锤固定，释放。,记录冲击能量，并修正。,记录破坏方式,结果平均值取两位有效数字。,2.6.7,操作步骤,11/19/2025,2.6.8,检测结果影响因素,飞出功的影响,试样尺寸的影响,冲击速度的影响,11/19/2025,2.7,悬臂梁冲击强度,2.7.1,术语及定义,悬臂梁无缺口冲击强度：无缺口试样在悬臂梁冲击强度中破坏过程中所吸收的能量与试样横截面积之比。,悬臂梁缺口冲击强度：试样在悬臂梁冲击强度中破坏过程中所吸收的能量与试样横截面积之比。,垂直方向：,(,层压增强塑料,),冲击方向垂直于增强材料层压面。,平行方向：,(,层压增强塑料,),冲击方向平行于增强材料层压面。,11/19/2025,2.7,.,2,原理,由已知能量的摆锤一次冲击支撑成垂直悬臂梁的试样，测量试样破坏时所吸收的能量，冲击线到试样夹具为固定距离，对于缺口试样，冲击线到缺口中心线为固定距离。,11/19/2025,2.7,.,3,试样缺口,11/19/2025,2.7.4,试样,长度,l,：,802mm,，宽度,b,：,10.00.2mm,厚度,h,：,4.00.2mm,需要时，使用可对称地将试样长度减至,63.5mm,，缺口的纵向总是平行于厚度。,缺口应处于试样中间，优选缺口类型是,A,型。,当,h=b=10mm,才可平行和垂直于板面进行试验。,11/19/2025,2.7.5,试样数量及状态调节,每组试验至少,10,个样，当变异系数小于,5%,时只需,5,个试样。层压材料要测垂直和平行时各,10,个样。,在温度,23,和相对湿度,50%,条件下调节,16h,以上，缺口试样应在缺口加工后计算时间。,11/19/2025,2.7.6,操作步骤,测试环境：温度：,232,，湿度：,505%,测量每个试样中部测宽度和厚度（精确至,0.02mm,）,缺口试样测量缺口剩余宽度,b,N,精确至,0.02mm,。,确认冲击速度，选择吸收能力在标称的,10%80%,的范围内的摆锤。优先选大摆锤。,测量能量损失。,安放试样，刀口对准缺口，缺口向刀口。,抬起摆锤固定，释放。,记录冲击能量，并修正。,记录破坏方式,结果平均值取两位有效数字。,11/19/2025,2.7.7,检测结果影响因素,温度的影响,缺口加工方式,湿度影响,试样缺口底部曲率半径,试样夹持力,11/19/2025,2.8,邵氏硬度,2.8.1,原理,11/19/2025,2.8.2,类型（压针）,A,型,D,型,软,硬,当,A,90,时，选,D,当,D,20,时，选,A,。,11/19/2025,2.8.3,试样,试样厚度至少为,4mm,，可以用较薄的几层叠合,成所需厚度；,试样足够大，以保证离任一边缘至少,9mm,进行测量；,试样表面平整。,11/19/2025,2.8.4,状态调节和试验环境,材料硬度与湿度无关时，试样及硬度计在温度,23,，,相对湿度,50%,下状态调节,1h,以上；,硬度与湿度相关的材料按照,GB/T2918,进行状态调节。,温度：,232,，相对湿度：,505%,11/19/2025,2.8.5,操作步骤,试验环境 温度：,232,，相对湿度：,505%,选择砝码，,A,型,1kg,，,D,型,5kg,将压座无冲击地加到试样上,151s,读取示值（若规定瞬时读数则压座与试样紧,密接触,1s,内读取最大值）,在同一试样上至少相隔,6mm,测量,5,个硬度值,计算平均值,写出结果，如“邵氏硬度,A/15:75”,11/19/2025,2.8.6,检测结果影响因素,试样厚度,读数时间,测点距边缘距离,测点间隔距离,11/19/2025,2.9,洛氏硬度,2.9.1,原理,11/19/2025,2.9.2,标尺,11/19/2025,2.9.3,试样,标准试样为厚度至少为,6mm,平板，试验后在支撑面上不能有压头压痕；,可叠合成所需厚度，全部压痕在同一平面；,各向同性试样，一个样，各向异性材料，各方向一个样；,试样足够大，以保证离任一边缘至少,10mm,进行测量；,试样表面平整。,11/19/2025,2.9.4,操作步骤,试验环境 温度：,232,，相对湿度：,505%,选择标尺使值在,50-115,之间,将试样放到工作台上,施加初始负荷，调整千分表到,0,，,10s,后施加主负,荷，,15,+1,S,时卸去主负荷，,15s,后读数。,在同一试样上至少相隔,10mm,测量,5,个硬度值,计算平均值,写出结果，如“,R110”,11/19/2025,2.9.5,检测结果影响因素,试样厚度,读数时间,测点距边缘距离,测点间隔距离,11/19/2025,2.10,维卡软化点,2.10.1,原理,当匀速升温时，在规定试样方法下，标准压针刺入热,塑性塑料试样表面,1mm,深度时的温度。,11/19/2025,2.10.2,试验方法,A50,法，,10N,力，加热速率,50/h,B50,法，,50N,力，加热速率,50/h,A120,法，,10N,力，加热速率,120/h,B120,法，,50N,力，加热速率,120/h,11/19/2025,每个受试样品使用至少两个试样，试样为厚,3-6.5 mm,，边长,10 mm,的正方形或直径,10 mm,的,圆形，表面平整、平行、无飞边。试样应按照受试材料规定进行制备。如果没有规定，可以使用任何适当,的方法制备试样。,2.10.3,试样,如 果 板材厚度小于,3mm,，将至多三片试样直接叠合在一起，使其总厚度在,3-6.5mm,之间，上片厚度至少为,1.5 mm,。,11/19/2025,2.10.4,操作步骤,安放试样，压针距边不小于,3mm,；,组合件放入到加热装置中，加热装置温度,20-23,；,5m in,后，压针头处于静止位置，将足量砧码加到负荷板上；,千分表调零；,以,50/h,士,5/h,或,120/h,土,10/h,的速度匀速升,高加热装置的温度（对于仲裁试验应使用,50/h,）,当压针头刺入试样的深度超过起始位置,1 mm,士,0.01 mm,时，记下传感器测得的油浴温度即为试样的维卡软化温度。,维卡软化温度以试样维卡软化温度的算术平均值来表示。如果单个试验结果差的范围超过,2,，记下单个试验结果，并用另一组至少两个试样重复进行一次试验,11/19/2025,2.10.5,检测结果影响因素,试样制备,状态调节,试样尺寸,11/19/2025,2.11,热变形温度,2.11.1,术语及定义,弯曲应变,试样跨度中点外表面单位长度的微小的用分数表示的变化量,弯曲应变增量,在加热过程中产生的所规定的弯曲应变增加量,挠度在弯曲过程中，试样跨度中心的顶面或底面偏离其原始位置的距离,标准挠度与试样表面弯曲应变增量,E:,对应的挠度增量,弯曲应力试样跨度中心外表面上的标称应力,负荷施加到试样跨度中点上的力，使之产生规定的弯曲应力,负荷变形温度随着试验温度的增加，试样挠度达到标淮挠度值时的温度,11/19/2025,2.11.2,原理,标 准 试 样以平放,(,优选的,),或侧立方式承受三点弯曲恒定负荷，使其产生相关部分规定的其中一种弯曲应力。在匀速升温条件下，测量达到与规定的弯曲应变增量相对应的标准挠度时的温度。,11/19/2025,2.11.3,方法,A,法,使用,1.8 0M Pa,弯曲应力的,;,B,法,使用,0.4 5M Pa,弯曲应力的,;,C,法,使 用,8.0 0M Pa,弯曲应力的,11/19/2025,2.11.4,试样,优选 试 样 尺寸为,:,长度,l:(80,士,2.0)mm;,宽度,b:(1 0,士,0.2)m m;,厚度,h:(4,士,0.2)m m,压 塑 试 样时，厚度方向应为模塑施力的方向。对于片状材料，试样厚度,(,通常为片材厚度,),应在,(3-,13)mm,范围内，最好在,(4-6)mm,之间,至 少 试 验两个试样，为降低翘曲变形的影响，应使试样不同面朝着加荷压头进行试验,11/19/2025,2.11.5,状态调节,按,GB/T2918,执行,退火,由于 模 塑 条件不同而导致的试验结果差异，可通过试验前将试样退火，使之减到最少。由于不同材料要求不同的退火条件，因此，若需要退火时，只能使用材料标准规定或有关方面商定的退火程序,11/19/2025,2.11.6,施加力计算,11/19/2025,2.11.7,挠度选择,11/19/2025,2.11.8,标准挠度计算,11/19/2025,2.11.9,操作步骤,施加力的计算,安装试样,放入装置（起始温度低于,27,）,计算挠度,升温,以受 试 试 样负荷变形温度的算术平均值表示受试材料的负荷变形温度，把 试 验 结果表示为一个最靠近的摄氏温度整数值。,测量试样尺寸长度（精确至,0.5mm,）宽度和厚度（精确至,0.1mm,）,11/19/2025,2.11.10,检测结果影响因素,负荷,升温速度,制样,状态调节,11/19/2025,谢谢,11/19/2025,