高分子材料性能测试汇总.ppt

高分子材料性能测试高分子材料性能测试 （塑料物性表解读）（塑料物性表解读）作者交流方式：作者交流方式：nigq@nigq@目录（目录（目录（目录（ContentsContents））））物理性能物理性能1.1,1.1,硬度硬度1.2,1.2,成型收缩率成型收缩率1.3,1.3,吸吸/ /含水率含水率热性能热性能2.1,热膨胀系数热膨胀系数2.2,熔融流动指数熔融流动指数2.3,热变形温度热变形温度2.4,维卡软化温度维卡软化温度2.5,水平垂直燃烧水平垂直燃烧2.6,灼热丝起火灼热丝起火3.1,拉伸测试拉伸测试3.2,弯曲测试弯曲测试3.3,冲击测试冲击测试力学性能力学性能电性能电性能4.1,漏电起痕指数漏电起痕指数4.2,体积电阻率体积电阻率4.3,表面电阻率表面电阻率4.3,介电常数介电常数4.3,介电强度介电强度硬度硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，反应材料软硬程度高分子材料领域常用的是邵氏硬度和洛氏硬度邵氏硬度邵氏硬度一般用于橡胶类材料上，硬度范围在20~90之间如果超过邵A硬度90，则选用邵D硬度计测试如果低于绍D硬度20，则选用邵A硬度计测试。

邵A硬度计（0.79mm）：负载1Kg，样品厚度大于5mm ，适合软质的塑料和橡胶邵D硬度计（0.20mm）：负载5Kg，样品厚度大于5mm ，适合较硬的塑料和橡胶洛氏硬度洛氏硬度测试方法：用试验钢球能在被测物上砸上痕迹时硬度计表盘上所显示的数值即为硬度值适用于硬度高的工程塑料和金属材料1.11.1，硬度（，硬度（，硬度（，硬度（HardnessHardness））））洛氏硬度计邵氏硬度计及A/D型压头成型收缩率成型收缩率：注塑成型时，树脂经加热熔融后体积膨胀，体积膨胀的熔融树脂填充到模腔内后实施冷却， 过程中树脂体积将减小，此时对应部分尺寸减小率就是成型收缩率1.21.2，成型收缩率（，成型收缩率（，成型收缩率（，成型收缩率（Mold ShrinkageMold Shrinkage））））测试方法ASTM D955/ISO 294-4试样规格方形60×60×2 mm条形127×12.7×3.2 mm圆片φ100mm，厚3.2mm塑料的流向不同，收缩率也不同，一般流动方向的收缩率小于横向方向的常见塑料的收缩率：塑料PA6PA66PBTPCPETABSPMMA流动（%）1.21.41.80.52.00.40.3横向（%）2.01.82.00.72.50.60.7 吸水率吸水率：(M2-M1)/M1×100% 测试方法测试方法（标准:ASTM D570 ISO62）： 1，把样品放到干燥箱干燥（50度/24小时）， 移至干燥器中冷却到室温，测试样品的重量M1； 2，将试片浸入温度为23度的蒸馏水中，浸泡24小时后，将其取出用滤纸除去表面水分，在取 出后的1分钟内再次称量样品的重量M2; 样品规格：样品规格：1.圆片：直径50mm,厚度4mm 2.方片：60mm×60mm×1mm 3.条形：76.2mm×25.4mm×3.2mm 常用工程塑料吸水率（23℃，24Hr）PA6PA66PCPETPMMAPBTABSLCPPPO1.31.20.150.140.30.080.10.010.11.3，，吸水率和含水率（吸水率和含水率（吸水率和含水率（吸水率和含水率（Water Absorption & Moisture ContentWater Absorption & Moisture Content) ) ) )含水率含水率：一定条件下，材料中实际的水分含量。

一般情况下，对同一材料而言，含水率<吸水率热膨胀系数热膨胀系数：固定物质温度升高1摄氏度时,其长度的变化和它在之前长度之比，单位1/ ℃塑料热膨胀系数一般是钢材的十倍左右塑料的热膨胀系数在10-5到10-6级别之间；尼龙的热膨胀系数一般为：0.000014-0.000016/℃ 测试方法测试方法:将已测量原始长度的试样装入石英膨胀计中，然后将膨胀计插入不同温度的恒温浴内， 待试样温度与恒温浴温度平衡，测量长度变化的仪器指示值稳定后，记录读数，由试 样膨胀值和温度变化量，即可计算出热膨胀系数样条长度样条长度：50-125mm常用测试温度范围：常用测试温度范围： ASTM E831：-40 ℃到40 ℃ ISO 11359-2：23 ℃到80 ℃2.12.1，热膨胀系数（，热膨胀系数（，热膨胀系数（，热膨胀系数（CTE: Coefficient of Thermal ExpansionCTE: Coefficient of Thermal Expansion））））熔融指数：熔融指数：热塑性材料在一定的温度和压力下，熔体每10分钟通过标准口模的质量， 以g/10min表示。

作用作用：通过测试了解 MFI大小来评估材料流动性，为成型加工选择工艺提供依据常用标准常用标准：ASTM D1238，ISO 1133，GB 3682试验仪器试验仪器：熔体流动速率仪，标准口模有2.095±0.010mm和1.180±0.005mm两种通常采用前者 相关概念相关概念简称：熔融指数（MI：Melt Index）熔体流动速率（MFR：Melt Flow Rate），体积熔体流动速率（MVR：Melt Volume Rate）：以体积来计算熔体流动指数，单位cm3/10min2.22.2，熔融流动指数（，熔融流动指数（，熔融流动指数（，熔融流动指数（MFI : Melt Flow IndexMFI : Melt Flow Index) ) ) )塑料种类PA6PA6+GFPA66PA66+GFPBTPBT+GF温度℃235255275285250255砝码重量(KG）2.1652.1652.165塑料种类POMPOM+GFABSPCPC/ABSPA46LCP温度℃190190200300260300343砝码重量(KG）2.16551.252.162.16常见塑料的常见塑料的MFIMFI测试条件（温度测试条件（温度/ /荷重）荷重）8种荷重规格种荷重规格：1级：0.325kg、 2级：1.200 kg3级：2.160 kg4级：3.800 kg5级：5.000 kg6级：10.000 kg7级：12.500 kg8级：21.600 kg2.3, 2.3, 热变形温度（热变形温度（热变形温度（热变形温度（HDTHDT：：：：Heat Deflection TemperatureHeat Deflection Temperature））））热变形温度：热变形温度：将样条固定在热变形仪的支架上，施加规定的荷重，浸入硅油中，以一定的加温速度加热硅油， 当样条产生0.254mm的变形量时的温度即为热变形温度（HDT）。

HDT是塑料的热性能中最具有代表性的数据，HDT越高，材料的耐热性越好两种荷重两种荷重：A：1.82MPa；B：0.45MPa试验方法试验方法：将所需荷重施加在样条上，然后将样条浸入硅油中，预热3-5min，以2 ℃ /min 的速度加热油样条规格样条规格: 尺寸120mm15mm 10mm，2根以上，样条成型后需放置48小时以上测试方法负荷升温速率尺寸要求试样摆放跨距变形ASTM D6481.82/0.45MPa120℃/h127*12.7*3.2mm竖放100mm0.25mmISO 751.82/0.45MPa120℃/h80*10*4mm平放64mm0.34mm常见工程塑料的热变形温度常见工程塑料的热变形温度塑料种类PA6PA66PA66+15%GFPA66+33%GFPA6+33%GF高压 1.82MPa6575230245210低压 0.45MPa180220245260220塑料种类PCABSPC/ABSPOM(共聚）POM(均聚）PBT+30%GF高压1.82MPa13075PC和ABS的比例决定结果110120205低压0.45MPa140220//220测试方法对比测试方法对比维卡软化温度维卡软化温度：塑料等聚合物的试样在液体传热介质中，在一定的载荷、一定的等速升温条件下， 被1mm2的压针压入1mm深度时的温度。

与热变形温度测试的比较：与热变形温度测试的比较：热变形与维卡软化点温度可在同一台仪器测，只是压头与载荷不同维卡的压头是面积为1平方毫米的针头，热变形的是具有一定圆弧的斧型压头热变形温度：在一定的升温速率及载荷作用下，样条挠度变化0.25mm时对应的温度维卡软化点：在一定的升温速率及载荷作用下，压头进入标准试样1mm时对应的温度测试条件测试条件：升温速率和载荷分别有两种标准 A50法：使用10N的力，加热速度为50℃/h. B50法：使用50N的力，加热速度为50℃/h. A120法：使用10N的力，加热速度为120℃/h B120法：使用50N的力，加热速度为120℃/h  2.42.4，维卡软化温度（，维卡软化温度（，维卡软化温度（，维卡软化温度（VSTVST：：：：Vicat Softening TemperatureVicat Softening Temperature）））） ASTM样条规格：12.7*12.7*0.8mm （厚度或：1.6，3.2，6.4mm），5根为一组）1 1，水平燃烧试验（，水平燃烧试验（HB Test: Horizontal Burning TestHB Test: Horizontal Burning Test））GB样条规格：125*12.5*0.8mm （或指定厚度）测试方法测试方法： 1. 火焰高度 25.4mm; 施加火焰时间30s或者施加到火焰达到25.4mm 标记线为止。

2. 记录由25.4mm至102mm标记线之间的燃烧时间HBHB耐火等级判定：耐火等级判定：满足以下三种条件之一的就判定满足HBA：对于厚度>3.2mm的样品，燃烧速度不能超过3.81mm每分钟B：对于厚度<3.2mm的样品，燃烧速度不能超过7.62mm每分钟C：火焰在没有烧到10.2mm标记的时，样品就熄灭2.52.5，，，，ULUL水平水平水平水平& &垂直燃烧试验垂直燃烧试验垂直燃烧试验垂直燃烧试验测试方法：测试方法：1.火焰要求：火焰蓝色，高度20mm (内焰10mm)；2.正下方灼烧10秒后将本生灯迅速移开，记录移开后火焰的持续时间T1；3. 若试样上的火焰熄灭，再次对试样进行灼烧10秒后移开，记录第二次火焰持续时间T2； 若明火熄灭后试样上还有火星，记录其持续时间T3；4. 试验中，应随时调整本生灯的位置以保持喷嘴位于试样的正下方10mm；5. 灼烧过程中发生熔融滴落现象，可将本生灯倾斜45°放置，火焰高度保持10mm2 2，垂直试验（，垂直试验（Vertical TestVertical Test））ASTM ASTM 样条规格样条规格：12.7*12.7* （厚度小于12.7）mm （通常厚度：6.4，3.2，1.6，0.8或0.4mm）。

耐火等级判定：耐火等级判定：每个等级需要同时满足以下5个条件，才能判定为满足该等级等级棉花燃烧试样燃烧到支架任一试样的T1或T2 任一试样的T2+T3 5个试样的T1+T2+T3总时间V0否否≤10 ≤30 ≤50V1否否≤30 ≤60 ≤250V2是否≤30≤60≤250条形样条条形样条：同HB样条板型样条板型样条：15cm15cm 厚度（共3块）火焰要求火焰要求：双重火苗（内焰高度3.81cm/外焰高度12.7cm）试验方法试验方法：将样条接触火苗5秒钟，然后熄灭火焰5秒钟，测定燃烧时间；重复5次3 3，，5V5V燃烧试验燃烧试验耐火等级燃烧有焰加火星总时间是否点燃棉花是否有烧穿5VA<60s否否5VB<60s否是备注板型燃烧阻燃等级：阻燃等级：从低到高 HB < V-2 < V-1 < V-0 < 5VB < 5VA常用试样规格常用试样规格：60X60X3mm热丝温度热丝温度： 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 960 °C 测试方法测试方法：将灼热丝用1N的力压入试样中一定的深度，加热30S，然后移除灼热丝观察试样燃烧情况， 根据试样燃烧情况换用更低或者更高温度进行试验，得出不引燃试样的最高温度（再加25度）。

不引燃判定不引燃判定（满足其中之一即可）： A：样片未被引燃 B：在移除灼热丝以后，燃烧或者炽红时间 ≤ 30 s 并且不引燃下方薄纸 2.62.6，灼热丝起火（，灼热丝起火（，灼热丝起火（，灼热丝起火（HWIHWI：：：：Hot Wire IgnitionHot Wire Ignition））））测试方法ISO 527ASTM D638标距50 mm（用于测量断裂伸长率）拉伸速度50m/min样条规格哑铃状160×10×4mm哑铃状165×12.7×3.2mm万能材料试验机拉伸测试样条常用拉伸测试标准1.1.背景信息背景信息3.13.1，拉伸测试（，拉伸测试（，拉伸测试（，拉伸测试（Tensile TestTensile Test））））Ø拉伸应力拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷Ø应变应变：材料在应力作用下，产生的尺寸变化与原始尺寸之比Ø拉伸断裂应力拉伸断裂应力：应力-应变曲线上断裂时的应力 Ø拉伸屈服应力拉伸屈服应力：应力-应变曲线上屈服点处的应力Ø拉伸强度拉伸强度：在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。

表征材料抵抗拉伸形变的 能力at= p/(b×d) at 为拉伸强度（Mpa）；p为最大负荷（N）Ø断裂伸长率断裂伸长率：试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比 Ø拉伸模量拉伸模量：比例极限内，材料所受应力与产生的相应应变之比2.2.相关概念及意义相关概念及意义3.3.典型的应力典型的应力- -应变曲线应变曲线无屈服点的韧性材料脆性材料拉伸屈服应力拉伸断裂应力拉伸强度拉伸强度拉伸强度具屈服点的韧性材料应变应力ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP43758058624160127ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP85130130105106114117165塑料加塑料加20%20%玻纤的拉伸强度玻纤的拉伸强度4.4.常用工程塑料的拉伸强度常用工程塑料的拉伸强度5.5.常用工程塑料的断裂伸长率常用工程塑料的断裂伸长率(%)(%)ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP1955505090120655.0塑料加入玻纤后断裂伸长率骤降，一般降到2%-5%通过万能材料试验机更换夹头实现弯曲强度弯曲强度：是指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度 时所承受的最大应力，结果以MPa表示；表征材 料就是抵抗弯曲变形的能力，刚性。

弯曲模量弯曲模量：材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力，单位 MPa.弯曲模量越大，刚性越强，弯曲模量越小， 塑料越柔软 模量模量=应力/应变 测试方法ASTM D790ISO 178跨距50 mm弯曲速度10 mm/min2 mm/min样条规格127×12.7×3.2mm80×10×4mm3.23.2，弯曲测试（，弯曲测试（，弯曲测试（，弯曲测试（Flexural TestFlexural Test））））1.1.相关概念相关概念2.弯曲强度弯曲强度/ /弯曲断裂应力弯曲断裂应力弯曲强度弯曲断裂应力规定挠度下的弯曲应力ASTM中指5%应变ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP475510076936955148ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP126200205155150150172217塑料加入塑料加入20%20%玻纤的弯曲强度玻纤的弯曲强度塑料加入玻纤后强度显著增大3.3.常用工程塑料的弯曲强度常用工程塑料的弯曲强度冲击强度冲击强度：是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比用于评价材料的抗冲击能 力或者判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称为冲击韧性。

冲击强度根据试验设备不同，可分为简支梁冲击试验机简支梁冲击试验机和悬臂梁冲击试验机悬臂梁冲击试验机3.33.3，冲击测试（，冲击测试（，冲击测试（，冲击测试（Impact TestImpact Test））））简支梁冲击试验机Charpy悬臂梁梁冲击试验机 Izod试样水平摆放试样垂直摆放机械性能常用工程塑料的冲击强度（悬臂梁）常用工程塑料的冲击强度（悬臂梁）工程塑料加入工程塑料加入20%20%玻纤的冲击强度（悬臂梁）玻纤的冲击强度（悬臂梁）ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP15058535380064075400ABSPA6PA66PBTPCPETPOMLCP657570601609080133相对漏电起痕指数相对漏电起痕指数：材料表面能经受住50滴电解液（0.1%氯化铵水溶液）而没有形成漏电痕迹的最高电压值， 单位为伏样条规格样条规格：不小于15*15mm，厚度不小于3mm，可以均匀叠加原理原理：随着溶液的滴入，电极间开始放电，放电产生的热量使材料表面局部碳化，碳化物的导电率高，引起 重复放电产生更多的碳化物，最终导致短路。

4.14.1，相对漏电起痕指数（，相对漏电起痕指数（，相对漏电起痕指数（，相对漏电起痕指数（CTICTI：：：：Comparative Tracking IndexComparative Tracking Index）））） CTI值大于600400-599250-399175-249100-174小于100 级别0123454.24.2，体积电阻率（，体积电阻率（，体积电阻率（，体积电阻率（Volume Resistivity Volume Resistivity ））））在厚度为h，横截面积为Q（Q>S）的材料的两个端平面上敷设电极，测量得到电阻Rv体积电阻率定义公式体积电阻率定义公式：单位通常是Ω-m或Ω-cm与试样或产品的形状无关，只取决于材料的自身性质体积电阻率：体积电阻率：体积电阻率：体积电阻率：用于表征立体材料的非导电性能，即绝缘能力，通常称为电阻率材料按照电阻率的分类：材料按照电阻率的分类：绝缘体：ρv >109 Ω-cm 半导体：106 Ω-cm<ρv<109 Ω-cm导 体：ρv <106 Ω-cm体积电阻测量原理示意图4.34.3，表面电阻率（，表面电阻率（，表面电阻率（，表面电阻率（Surface Resistivity Surface Resistivity ））））表面电阻率表面电阻率：用于表征材料表面非导电性能物理量。

在固体材料平面上放两个长为L、距离为d的平行电极，测量出两电极间的材料表面电阻Rs表面电阻率表达式：ρs=Rs*L/d材料平面测量区域:L*d电极距离L电极长度d表面电阻测量原理示意图相对介电常数相对介电常数：介质在外加电场时会感应电荷而削弱电场，原真空中外加电场与插入介质后电场 比值，用εr表示 εr=r= ε1 1 / /ε0 0 =C1/C0 =Q1/Q0 (=C1/C0 =Q1/Q0 (电压电压V V恒定）恒定） ε1， ε0分别为介质和真空的绝对介电常数 C1，C0分别为真空和插入介质材料后的电容量 Q1，Q0分别为真空和插入介质材料后平板电极上的电荷数量 4.44.4，相对介电常数（，相对介电常数（，相对介电常数（，相对介电常数（ Relative Permittivity Relative Permittivity ））））相对介电常数特征相对介电常数特征：1.介电常数与所加的电场频率有关，一般有50Hz/1KHz。

2.它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米3.相对介电常数越小（不容易被极化/感应），材料的绝缘性越好电性能PSABSPVCPEPPPMMA1.05—1.51.5—2.51.3—1.41.4—1.61.5—1.83.0—3.6常用塑料的相对介电常数（常用塑料的相对介电常数（50Hz50Hz））4.54.5，介电强度（，介电强度（，介电强度（，介电强度（ Dielectric Strength Dielectric Strength））））如相对介电常数介绍中，如果电源电压匀速增大到某一值V，致使厚度为d的高分子材料介质局部能导电，侧称介质被击穿介电（击穿）强度介电（击穿）强度：E=V/d 单位为：KV/mm击穿的主要特征击穿的主要特征：绝缘性能破坏，产生电弧，材料穿孔熔化，烧焦，破损31Thanks！。