塑料物理性能测试(PPT 47页)

• ③测天然乳胶粘度时，用0.8%氨水调胶乳之总固体为 55%，其胶乳温度控制为25±1℃。
• （4）试验设备
• 试管、恒温槽（恒温温度波动为±0.05℃）、钢球、温度 计（最小分刻度值为0.2℃）、秒表（分度值为0.1秒）。
• （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。
• 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：
片或板材
边长为61mm±1mm的正方形，厚度为1.0mm±0.1mm
成品、挤出物、薄 片或层压片
长、宽60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或者2.0±0.1mm 的方形试样；
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
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。
• 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。
3. 粘度比 又称溶液溶剂粘度比或相对粘度，指在相同温 度下，溶液粘度η与纯溶剂粘度η0的比值。
r


0

t t0
• 4. 特性粘度
增比粘度（ηsp）：表示溶液粘度比纯溶剂粘度增加的倍 数，也是无量纲量。
sp
0 0
r
1
• 比浓粘度（ηsp/c）表示单位浓度的溶质所引起的粘度增 大值。比浓粘度的量纲是浓度的倒数。
s m0m m h00mh10
（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
• （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。
• 2．落球法及落球粘度
• （1）落球粘度 • 落球法是根据测定已知质量和体积的小球在被测液体中通
过一定高度的液体柱所需要的时间，从而测定粘液的粘度。
• （2）测量原理及计算 • 上图是最简单的落球式粘度计，测定钢球通过刻度所需要
的时间，如果在使用前用一种已知粘度的液体进行同样的 测定，二者比较即可知道被测溶液的粘度μ。 • 其数学表达式如下：
• 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。
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。
1. 毛细管法
• （1）测量原理及计算 • 在规定温度和环境压力的条件下，在同一粘度计内测定给
定体积的溶液和溶剂流出时间，求得粘度。
r

t t0
• 式中：μr，相对粘度；t，溶液流经粘度计的时间，s；t0， 溶剂流经粘度计时间，s。
• 参照GB/T 1632.1-2008《塑料 使用毛细管粘度计测定聚合 物稀溶液粘度》标准执行。
• 材料中的添加成份也会影响其溶解性。 • 此外，高分子能否溶解于某种溶剂与温度有决定性关系。
二、高分子溶液粘度的测定
• （一）基本概念
1.粘度 又称绝对粘度或动力粘度，表示流体在流动过程 中，单位速度梯度下所受的剪切应力的大小。
dr
dt
2. 运动粘度 液体的绝对粘度与其密度之比值。
• （5）溶液因素 研究表明，对于水-乙醇体系，密度梯度 柱法的重复性和重现性不明显依赖于材料本身的密度。
三、应用举例
• 药用塑料的密度试验方法 • 在2002年国家药品监督管理局颁布的国家药品包
装容器(材料)标准中，药用塑料容器（材料）普 遍采用了密度试验方法。
第四章 物理性能测试
第三节高分子的溶解性和溶液粘度测定
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。 • 分子主链上含有氧、羟基、酰氨基等亲水基团的
• 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。
s

mIL mw
w
• 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
• （2）试样 试样必须是容易确定中心位置，无空穴或其 他容易形成气泡的表面缺欠。切割必须用锐利的刀片，避 免由于压缩引起密度的改变。
• （3）打捞试样 ，必须小心，以避免破坏密度梯度液密度 的线性平衡。
• （4）玻璃浮标的标定一定要准确。观察试样的中心位置 时，通常用测高仪，如用人眼观察，一定要求水平观察口。
• 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）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%。
（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：
Wm

m2 m1 m1
100
Wm

m2 m3 m1
100
Wm

m2 m3 m3
100
（4-3） （4-4） （4-5）
（三）试样
试样类型 模塑料
（三）密度柱法测定密度
• 1．试样及浸渍液 • 片状、粒状或容易鉴别形状的试样，精确测量试样体积中心
位置。表面应平整、清洁、无裂缝、气泡、凹陷等。 • 2．玻璃浮标的制备 • 制备直径为3~8mm、近似球形，经过充分退火的玻璃球。
选择适当的溶液体系，注入量筒中，恒温。 • 装入被校准的玻璃浮球，搅拌均匀，如果浮标下沉，则加入
密度较大的液体，反之，加入密度较小的液体，待浮标在溶 液中悬浮静止不动至少30min，测定浮标保持平衡状态的液 体密度，即为该浮标的密度。
3．密度柱的配制
图4-3 配制密度柱配管装置 (1．轻液容器；2．重液容器；3．电磁搅拌器；4．梯度管；5．恒温水浴)
Fra Baidu bibliotek
4．测定试样密度
测定三个试样，用容器A中的轻液浸湿后，轻轻放入梯度柱 中，高度位置处于稳定平衡，测量其几何中心高度，在所
一、高分子树脂的溶解性
• 高分子不易运动，溶解的第一步是溶剂分子渗入高分子内 部，使高分子体积膨胀、溶胀，然后高分子均匀分散到溶 剂中而溶解。
• 高分子材料的溶解性除与化学组成有关外，一般来说，相 对分子质量、等规度和结晶度越大，溶解性越差。
• 分子链形状对溶解性也有显著影响，交联高分子一般不能 溶解，只能溶胀。
• （2）试验设备
• （3）方法要求
• ①溶液配制； • ②粘度计安装，恒温; • ③消泡； • ④计时； • 其中溶剂要测量三次，
取其平均值。
• （4）影响因素
• ① 恒温槽水浴温度的精度要求±0.05℃。
• ②溶液浓度对粘度的测试存在着很大的影响。选择的溶液 浓度应使溶液流经时间与溶剂流经时间之比不小于1.2且 小于2.0。
K 12t
• 式中：μ，液体的粘度，Pa.s； K，粘度计常数， Pa.s.m3/Kg.s；ρ1，钢球的密度，Kg/m3；ρ2，液体的密度， Kg/m3；t，流经时间，s。
• （3）方法要求
• ①液体倒入试管内，放入适当的球，注意球上不应粘附任 何气泡；
• ②粘液需在恒温槽内恒温15min；不同的球测量的精度是 不同的；
绘制的浮标密度(ρ)—浮标高度（H）的工作函数曲线图
上，读取试样位于梯度柱中的高度所对应的密度值，即为 该试样的密度。
或用内插法计算如下 :
axy.ba
zy
• 5. 主要影响因素
• （1）温度 为了保持密度梯度管内密度梯度稳定平衡， 要求温度稳定，而且恒温水浴的液面要高于密度梯度液。 液面恒温水浴的控温度为±0.1℃。
• ③测定过程中因为毛细管垂直发生改变以及微粒杂质局 部堵塞毛细管而影响流经时间。若两次连续测定的溶剂的 流下时间相差大于0. 4 s，则清洗粘度计。
• ④为了使不同批次的实验结果可进行比较，对不同溶剂， 应选用不同的标准粘度计。使溶剂流出时间为100～130s， 动能校正系数≤2×10-2，此时可不需进行动能校正计算。
• 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
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）。
• 比浓对数粘度[(lnηr)/c]，其中c表示聚合物溶液的浓度。 比浓对数粘度的量纲也是浓度的倒数。
• 特性粘度的定义为溶液浓度无限稀释情况下的比浓粘度 （ηsp/c）或比浓对数相对粘度(ln ηr)/c
[]lim splim lnr
C0 C C 0 C
• （二）粘度的测定
• 通常测定液体粘度的方法主要分三类： • ①液体在毛细管里的流出时间； • ②圆球在液体里落下的速度； • ③液体在同轴圆柱体间对圆柱体转动的影响。
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
棒材
直径≤26mm时，切取25mm±1mm长的一段； 直径＞26mm时，切取13mm±1mm长一段
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