第四章 塑料物理性能测试概述
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第四章 物理性能测试
第一节
塑料的吸水性及含水量测定
前言
• 塑料吸水后会引起许多性能变化 • 电绝缘性能降低、模量减小、尺寸增大等机械物 理性能的变化。 • 塑料吸水性大小决定于自身的化学组成 • 分子主链仅有碳、氢元素组成的塑料，吸水性很 小，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。 • 分子主链上含有源自文库、羟基、酰氨基等亲水基团的 塑料，吸水性较大。
一、塑料含水量的测定
• 塑料中含有一定量的水分，通常以试样原质量与试样失 水后的质量之差与原质量之比的百分比来表示。 一般水分的存在对塑料的性能及成型加工会产生有害的 影响，而且水在高温下会汽化，使制品产生气泡。 • 目前广泛使用的测定水分含量的方法有： 干燥恒重法、汽化测压法和卡尔．费休试剂滴定法
s
mIL w mw
• 2．试验设备 • 天平、玻璃量筒、滴定管、恒温水浴、容量瓶、温度计、 平头玻璃搅拌棒。 • 3. 方法要求 • （1）称量较低密度的浸渍液、恒温到23℃±0.5℃； • （2）将试样放入到量筒中。 • （3）观察试样的现象 • （4）继续滴加重浸渍液 • （5）用比重瓶法来测定混合浸渍液的密度； • （6）称量已干燥的比重瓶质量； • （7）将配好的混合液装入比重瓶，在规定温度恒温 • （8）称其质量。 • 4. 影响因素 • （1）试样大小 • （2）试样上吸附气泡 • （3）轻重两种浸渍液的选择
• 试样的密度大于浸渍液的密度时，按照式4-8计算。 • 若试样的密度小于浸渍液的密度，考虑重锤的影响，按照 式4-9计算： m0 s 0 m0 mh 0 mh1 （4-9） • 式中：m0，试样的质量，g； m1，试样在浸渍液中的表观 质量，g；ρ0，浸渍液的密度，g/cm3；ρs，试样的密度， g/cm3； mh0，试样与重锤在浸渍液中的质量，g；mh1， 重锤在浸渍液中的质量，g。
• （二）C法—滴定法 • 1．测试原理 • 两种可互溶的不同密度的液体，其中一种液体的密度低于 被测样品的密度，而另一种液体的密度高于被测样品的密 度，配制成混合浸渍液。 • 将无气孔的具有合适形状的固体试样放入恒温的混合浸渍 液中，不要使试样附有气泡，观察试样沉浮，若浮起来， 则加轻浸渍液，若沉下去，则加重浸渍液，每次加完，搅 拌均匀，直至最轻的试样和最重的试样悬浮在混合浸渍液 中。 • 用比重瓶测定相应的混合浸渍液的密度，试样的密度就介 于二者之间。
二、塑料的吸水性测定
• （一）定义及原理
• 塑料吸水的性能叫吸水性，是指塑料吸收水份的能力。
• 将试样浸入保持一定温度（通常温度为23℃）的蒸馏水中 经过一定时间后（24h）或浸泡到沸水中一定时间 （30min）后，测定浸水后或再干燥除水后试样质量的变 化，求出其吸水量。 • 吸水性的表示方法：
• 以试样原质量与试样失水后的质量之差与原质量之比的百 分比；单位面积试样吸收水份的量；直接用吸收的水份量。
• 可参照GB/T 1034-2008塑料吸水性的测定。
（二）试验步骤及计算
1．试验步骤（见教材相关内容） 2．试样的吸水质量分数 试样相对于初始质量的吸水质量分数为Wm，用吸水百分率来 表示，数值以%表示：
m2 m1 Wm 100 m1 m2 m3 Wm 100 m1
Wm m2 m3 100 m3
• （4）试验温度
三、应用举例
• 图4-1表明随PTT含量 的增加，材料的吸水 率单调降低。 • PTT含量20%时， PA6/PTT体系24 h和 168 h吸水率仅为同等 吸水条件下PA6吸水 率的41%和47%。 • PTT有效抑制了PA6 的吸水性。
图4-1 PA6/PTT材料的吸水曲线
第四章 物理性能测试
二、塑料的密度及相对密度的测定
• 泡沫塑料以外的塑料密度及相对密度的测定可以参考国家 标准GB/T 1033《塑料 非泡沫塑料密度的测定》相关部分。 • （一）A法—浸渍法 • 浸渍法是基于阿基米德定律，将体积的测量转换为浮力的 测量，即只要测得该物体全浸没在已知密度的浸渍液中的 浮力大小，就能计算出该物体的体积，进而计算出测量物 体的密度。
• （一）干燥恒重法 • 是将试样放在一定温度下干燥到恒重，根据试样前后的质 量变化，计算水分含量。 • （二）汽化测压法 • 是利用水的挥发性。在一个专门设计的真空系统中，加热 试样，试样内部和表面的水蒸发出来，使系统压力增高， 由系统压力的增加，求得试样的含水量。 • （三）卡尔．费休试剂滴定法 • 用专门配制的试剂（卡尔﹒费休试剂），利用碘氧化二氧 化硫时，需要定量的水这一原理来测量水分含量。
棒材 片或板材
长、宽60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或者2.0±0.1mm 成品、挤出物、薄 的方形试样； 片或层压片 或被测材料的长、宽61 mm±1mm，一组试样有相同的 形状（厚度和曲面）
各向异性增强塑料 边长≤100×厚度
• （四）试验设备及影响因素
• 1．试验设备 • 天平、烘箱、干燥器、恒温水浴、量具。 • 2．影响因素 • （1）试样尺寸 • （2）材质均匀性 • （3）试验的环境条件
（4-3） （4-4） （4-5）
（三）试样
试样类型 模塑料 管材 试样尺寸（mm） 长、宽60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或2.0±0.1mm的 方形试样 直径≤76mm时，沿径向切取25mm±1mm长的一段； 直径＞76mm时，沿径向切取长76mm±1mm，宽 25mm±1mm样片 直径≤26mm时，切取25mm±1mm长的一段； 直径＞26mm时，切取13mm±1mm长一段 边长为61mm±1mm的正方形，厚度为1.0mm±0.1mm
第二节 密度和相对密度的测定
一、概念
• 1．密度 密度是规定温度下单位体积内所含物质的质量数，用符号 ρ表示。由于密度随温度的变化，故引用密度时必须指明 温度，温度t℃时的密度用ρ表示。 • 2.相对密度
相对密度指一定体积物质的质量与同温度情况下等体积的 参比物质质量之比（常用的参比物为水）。
• 3.表观密度 对于粉状、片状、颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是 指单位体积中的质量； 对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定 温度和相对湿度时的质量。故又称体积密度或视在密度。
第一节
塑料的吸水性及含水量测定
前言
• 塑料吸水后会引起许多性能变化 • 电绝缘性能降低、模量减小、尺寸增大等机械物 理性能的变化。 • 塑料吸水性大小决定于自身的化学组成 • 分子主链仅有碳、氢元素组成的塑料，吸水性很 小，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。 • 分子主链上含有源自文库、羟基、酰氨基等亲水基团的 塑料，吸水性较大。
一、塑料含水量的测定
• 塑料中含有一定量的水分，通常以试样原质量与试样失 水后的质量之差与原质量之比的百分比来表示。 一般水分的存在对塑料的性能及成型加工会产生有害的 影响，而且水在高温下会汽化，使制品产生气泡。 • 目前广泛使用的测定水分含量的方法有： 干燥恒重法、汽化测压法和卡尔．费休试剂滴定法
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• 2．试验设备 • 天平、玻璃量筒、滴定管、恒温水浴、容量瓶、温度计、 平头玻璃搅拌棒。 • 3. 方法要求 • （1）称量较低密度的浸渍液、恒温到23℃±0.5℃； • （2）将试样放入到量筒中。 • （3）观察试样的现象 • （4）继续滴加重浸渍液 • （5）用比重瓶法来测定混合浸渍液的密度； • （6）称量已干燥的比重瓶质量； • （7）将配好的混合液装入比重瓶，在规定温度恒温 • （8）称其质量。 • 4. 影响因素 • （1）试样大小 • （2）试样上吸附气泡 • （3）轻重两种浸渍液的选择
• 试样的密度大于浸渍液的密度时，按照式4-8计算。 • 若试样的密度小于浸渍液的密度，考虑重锤的影响，按照 式4-9计算： m0 s 0 m0 mh 0 mh1 （4-9） • 式中：m0，试样的质量，g； m1，试样在浸渍液中的表观 质量，g；ρ0，浸渍液的密度，g/cm3；ρs，试样的密度， g/cm3； mh0，试样与重锤在浸渍液中的质量，g；mh1， 重锤在浸渍液中的质量，g。
• （二）C法—滴定法 • 1．测试原理 • 两种可互溶的不同密度的液体，其中一种液体的密度低于 被测样品的密度，而另一种液体的密度高于被测样品的密 度，配制成混合浸渍液。 • 将无气孔的具有合适形状的固体试样放入恒温的混合浸渍 液中，不要使试样附有气泡，观察试样沉浮，若浮起来， 则加轻浸渍液，若沉下去，则加重浸渍液，每次加完，搅 拌均匀，直至最轻的试样和最重的试样悬浮在混合浸渍液 中。 • 用比重瓶测定相应的混合浸渍液的密度，试样的密度就介 于二者之间。
二、塑料的吸水性测定
• （一）定义及原理
• 塑料吸水的性能叫吸水性，是指塑料吸收水份的能力。
• 将试样浸入保持一定温度（通常温度为23℃）的蒸馏水中 经过一定时间后（24h）或浸泡到沸水中一定时间 （30min）后，测定浸水后或再干燥除水后试样质量的变 化，求出其吸水量。 • 吸水性的表示方法：
• 以试样原质量与试样失水后的质量之差与原质量之比的百 分比；单位面积试样吸收水份的量；直接用吸收的水份量。
• 可参照GB/T 1034-2008塑料吸水性的测定。
（二）试验步骤及计算
1．试验步骤（见教材相关内容） 2．试样的吸水质量分数 试样相对于初始质量的吸水质量分数为Wm，用吸水百分率来 表示，数值以%表示：
m2 m1 Wm 100 m1 m2 m3 Wm 100 m1
Wm m2 m3 100 m3
• （4）试验温度
三、应用举例
• 图4-1表明随PTT含量 的增加，材料的吸水 率单调降低。 • PTT含量20%时， PA6/PTT体系24 h和 168 h吸水率仅为同等 吸水条件下PA6吸水 率的41%和47%。 • PTT有效抑制了PA6 的吸水性。
图4-1 PA6/PTT材料的吸水曲线
第四章 物理性能测试
二、塑料的密度及相对密度的测定
• 泡沫塑料以外的塑料密度及相对密度的测定可以参考国家 标准GB/T 1033《塑料 非泡沫塑料密度的测定》相关部分。 • （一）A法—浸渍法 • 浸渍法是基于阿基米德定律，将体积的测量转换为浮力的 测量，即只要测得该物体全浸没在已知密度的浸渍液中的 浮力大小，就能计算出该物体的体积，进而计算出测量物 体的密度。
• （一）干燥恒重法 • 是将试样放在一定温度下干燥到恒重，根据试样前后的质 量变化，计算水分含量。 • （二）汽化测压法 • 是利用水的挥发性。在一个专门设计的真空系统中，加热 试样，试样内部和表面的水蒸发出来，使系统压力增高， 由系统压力的增加，求得试样的含水量。 • （三）卡尔．费休试剂滴定法 • 用专门配制的试剂（卡尔﹒费休试剂），利用碘氧化二氧 化硫时，需要定量的水这一原理来测量水分含量。
棒材 片或板材
长、宽60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或者2.0±0.1mm 成品、挤出物、薄 的方形试样； 片或层压片 或被测材料的长、宽61 mm±1mm，一组试样有相同的 形状（厚度和曲面）
各向异性增强塑料 边长≤100×厚度
• （四）试验设备及影响因素
• 1．试验设备 • 天平、烘箱、干燥器、恒温水浴、量具。 • 2．影响因素 • （1）试样尺寸 • （2）材质均匀性 • （3）试验的环境条件
（4-3） （4-4） （4-5）
（三）试样
试样类型 模塑料 管材 试样尺寸（mm） 长、宽60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或2.0±0.1mm的 方形试样 直径≤76mm时，沿径向切取25mm±1mm长的一段； 直径＞76mm时，沿径向切取长76mm±1mm，宽 25mm±1mm样片 直径≤26mm时，切取25mm±1mm长的一段； 直径＞26mm时，切取13mm±1mm长一段 边长为61mm±1mm的正方形，厚度为1.0mm±0.1mm
第二节 密度和相对密度的测定
一、概念
• 1．密度 密度是规定温度下单位体积内所含物质的质量数，用符号 ρ表示。由于密度随温度的变化，故引用密度时必须指明 温度，温度t℃时的密度用ρ表示。 • 2.相对密度
相对密度指一定体积物质的质量与同温度情况下等体积的 参比物质质量之比（常用的参比物为水）。
• 3.表观密度 对于粉状、片状、颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是 指单位体积中的质量； 对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定 温度和相对湿度时的质量。故又称体积密度或视在密度。