二、熱學(xué)性能
1.熔融指數(shù)
熔融指數(shù)是一種表示塑膠材料加工時(shí)的流動(dòng)性的數(shù)值。它是美國量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ASTM)根據(jù)美國杜邦公司慣用的鑒定塑料特性的方法制定而成,其測(cè)試方法是先讓塑料粒在一定時(shí)間(10分鐘)內(nèi)、一定溫度及壓力(各種材料標(biāo)準(zhǔn)不同)下,融化成塑料流體,然后通過一直徑為2.095mm圓管所流出的克(g)數(shù)。表示方法有MFI:流體質(zhì)量;MVR:流體體積。
在微觀上,融指越大表示體現(xiàn)粘度愈小及分子重量愈小,反之則代表該塑料粘度愈大及分子重量愈大。在宏觀上,其值越大,表示該塑膠材料的加工流動(dòng)性越佳,反之則越差。
2.灰分
一般在馬沸爐中高溫灼燒,聚合物發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化,最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散,而無機(jī)成分(主要是無機(jī)鹽和氧化物)則殘留下來,這些殘留物稱為灰分。一般改性的產(chǎn)品里面,灰分就是硅石、碳酸鈣、滑石粉、玻纖、鈦白粉等一些無機(jī)礦物質(zhì)。
目的:測(cè)定塑料中無機(jī)物質(zhì)的含量,作為判斷材料真假的一個(gè)依據(jù)以及評(píng)判材料性能的一個(gè)依據(jù),如:在加玻纖的塑料中,高了塑料材料剛性增加,耐熱性增加,但韌性降低,反之,韌性增加,剛性耐熱性下降。
3.水分
指含在物體內(nèi)部的水。水分含量是影響諸如聚酰胺(PA)和聚碳酸酯(PC)等樹脂的加工工藝、產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品特性的一個(gè)重要因素。在注塑過程中,如果使用水分含量過多的塑料粒子進(jìn)行生產(chǎn),則會(huì)產(chǎn)生一些加工問題,并最終影響成品質(zhì)量,如:表面開裂、反光,以及抗沖擊性能和拉伸強(qiáng)度等機(jī)械性能降低等。
4.熱失重
熱失重就是通過對(duì)物質(zhì)加熱,使物質(zhì)逐漸揮發(fā)、分解,測(cè)量他隨溫度升高的重量的變化。這樣可以用來測(cè)定物質(zhì)的某些物理性質(zhì),如:分解溫度,熔點(diǎn)等之類的。
5.玻璃化溫度
高聚物由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴AB(tài)的溫度,指無定型聚合物(包括結(jié)晶型聚合物中的非結(jié)晶部分)由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的轉(zhuǎn)變溫度,是無定型聚合物大分子鏈段自由運(yùn)動(dòng)的最低溫度,通常用Tg表示,隨測(cè)定的方法和條件有一定的不同。高聚物的一種重要的工藝指標(biāo)。在此溫度以上,高聚物表現(xiàn)出彈性;在此溫度以下,高聚物表現(xiàn)出脆性。
6.熱變形溫度
熱變形溫度(Heat deflection temperature):對(duì)高分子材料或聚合物施加一定的負(fù)荷,以一定的速度升溫,當(dāng)達(dá)到規(guī)定形變時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。
測(cè)試目的:處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)的高聚物,隨著溫度的提高,原子和分子運(yùn)動(dòng)能量提高,在外力作用下因其定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致變形的能力增加,即材料抵抗外力的能力——模量隨溫度升高而下降,隨著溫度的提高,固定負(fù)荷下塑料產(chǎn)生的變形增加。
7.維卡軟化溫度
維卡軟化溫度是評(píng)價(jià)材料耐熱性能,反映制品在受熱條件下物理力學(xué)性能的指標(biāo)之一。材料的維卡軟化溫度雖不能直接用于評(píng)價(jià)材料的實(shí)際使用溫度,但可以用來指導(dǎo)材料的質(zhì)量控制。維卡軟化溫度越高,表明材料受熱時(shí)的尺寸穩(wěn)定性越好,熱變形越小,即耐熱變形能力越好,剛性越大,模量越高。
8. 熱傳導(dǎo)系數(shù)
定義:物體熱傳導(dǎo)能力的熱性能參數(shù),單位為W/m.K (kcal/m.℃.h)。
試驗(yàn)儀器:熱導(dǎo)率測(cè)定儀,適用于導(dǎo)熱材料和絕熱材料的測(cè)試
9.低溫脆化
塑料的剛性會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化,當(dāng)溫度降低到某一定溫度范圍時(shí),就表現(xiàn)出呈剛性,繼而變脆。
脆化溫度的測(cè)定:在規(guī)定的受力及變形條件下,測(cè)出其顯示脆性破壞時(shí)的溫度
10. 熱膨脹系數(shù)
物體在體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象稱為熱膨脹。熱膨脹系數(shù)是材料的主要物理性質(zhì)之一,它是衡量材料的熱穩(wěn)定性好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)兩種不同的材料彼此焊接或熔接時(shí),都要求這兩種材料具備相近的膨脹系數(shù)。
原因:如果選擇材料的膨脹系數(shù)相差比較大,焊接或熔接時(shí)由于膨脹速度不同,在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力,降低了材料的機(jī)械強(qiáng)度和氣密性,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油。
11. 燃燒測(cè)試
是指材料燃燒遇火時(shí)所發(fā)生的一切物理和化學(xué)變化,這項(xiàng)性能有材料表面的著火性和火焰?zhèn)鞑バ浴l(fā)熱、發(fā)煙、碳化、失重,以及毒性生成物的產(chǎn)生等來衡量。
測(cè)試方法:主要有氧指數(shù)燃燒性能測(cè)試、水平燃燒性能測(cè)試、垂直燃燒性能測(cè)試、灼熱絲可燃指數(shù)測(cè)試等,其中材料的阻燃性能直接影響材料的使用。
1、極限氧指數(shù)法
是在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下,測(cè)量維持樣品燃燒所需要的最低氧濃度的一種方法,燃燒的實(shí)驗(yàn)環(huán)境氣體為氮?dú)?/span>/氧氣混合物,測(cè)試樣品垂直放置(頂端接觸點(diǎn)火器)。因?yàn)榭諝庵醒鯕獾捏w積濃度為21%,所以如果LOI值高于21%(體積比)說明材料具有阻燃性能。LOI值越大,說明材料的阻燃性能越好。
2、灼熱絲測(cè)試
模仿了這種由熱或點(diǎn)燃所產(chǎn)生的作用(例如過載電阻器的生熱),來評(píng)價(jià)火災(zāi)的危害。灼熱絲測(cè)試的溫度為550,650,750,850,960 ℃甚至更高,具體的溫度由相關(guān)規(guī)范來決定:
· 如果滿足了下列條件之一就認(rèn)為材料樣品能夠經(jīng)受灼熱絲測(cè)試:材料無火焰和材料無火星。
· 樣品的火焰或者火星在移開灼熱絲30秒后熄滅,而且鋪在下面的棉花或者紙張沒有被點(diǎn)燃或者燒焦。
3、水平/垂直燃燒
將長方形條形樣條的一端固定在水平或垂直夾具上,其另一端暴露于規(guī)定的試驗(yàn)火焰中,通過測(cè)量線性燃燒速率,評(píng)價(jià)試樣的水平燃燒行為;通過測(cè)量其余焰火和余焰時(shí)間,燃燒范圍以及顆粒低落的情況評(píng)價(jià)塑料的燃燒性能。