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塑料检测试验仪器最新研究进展 摘要：近年来，塑料材料检测变得越来越复杂。在概述塑料性能的基础上，说明了塑料检测的必要性，总结了塑料力学性能测试和试验仪器研究进展。 关键词：塑料；检测；力学性能；试验仪器 Abstract: In recent years, plastic materials detection becomes more and more compsity of that plastic detection, and summarizes the plastic mechanical properties test and test instrument research progries; test instrument 中图分类号: U666文献标识码：A 文章编号： 1 引言 近年来，塑料材料检测变得越来越复杂。与过去相比，分析和评价聚合物、弹性体、复合材料和薄膜性能的检测仪器和设备准确度变得更高，试验结果更为一致，重复性更佳。在 许多情况下，数字化降低了实验检测设备的价格，因而被许多加工企业所接受，并被用于内部测试和先进的质量控制。塑料试验主要用作开发新材料工艺评估，说明材料用途，确定产品是否能够满足不同环境条件下的最终用途要求，验证设计概念，保证产品质量和安全。 2 塑料性能概述 塑料与传统的金属、玻璃、陶瓷等材料有许多不同，它的突出特点是质轻，对热及电具有良好绝缘性。其强度、刚度虽低于金属，但比强度、比刚度却可能接近或超过金属。塑料的韧性明显优于玻璃和陶瓷、不同塑料的韧性可能低于、接近或高于金属。对外加载荷的响应，金属、玻璃、陶瓷都是弹性的，塑料却是粘弹性的。金属、玻璃、陶瓷的力学性能在较大温度范围受温度影响较小，塑料力学性能对温度改变却很敏感。湿度对金属、玻璃、陶瓷力学性能基本无影响，对塑料力学性能的影响却很明显。加载速率对金属等的力学性能有影响，对塑料力学性能影响更大。金属大都存在锈蚀问题，许多塑料却是优异的防腐耐蚀材料。金属、玻璃、陶瓷皆无老化问题，塑料在大气环境中却存在老化问题。 塑料与金属等材料性能上的上述不同，源于它们化学组成及结构的不同。也决定了塑料有其它材料所不能代替的应用领域，它们的性能表征与测试也有自身的许多特点。因此，必须以了解塑料的基本组成和结构为基础，了解塑料的性能表征与测试。“表征”常用于评价塑料的分子或结构特性，表征手段如：GPC，X光衍射，NMR，质谱，UV，IR，DSC，TGA等。“测试”则用于塑料对外加负荷、环境等作用所引起的响应行为的评价。“测试”并非仅限于塑料树脂性能的测试。除了测试树脂之外，还常常测试树脂制成品塑料制件的性能，以保证合适的最终产品使用性能的要求。 3 塑料检测的必要性 （1）评价材料的性能行为，以确定其对所需应用的适用性； （2）评价材料是否满足有关安全规定等要求； （3）为了质量控制之目的，要评估各批产品之间质量及其一致性； （4）为了对用户的支持而作材料的专门评价。 4 塑料力学性能测试 塑料受到外力作用时，由于外力的种类、方向、作用力的大小、速度等不同，会出现不同的形变和破坏。在较慢速度的外力作用下，材料呈现静态力学性能，如拉伸强度、压缩强度、剪切强度、弯曲强度、扭断强度、硬度等；而在高速度、瞬间外力作用下，材料呈现动态力学性能，如冲击强度；在一定拉伸应力或压缩应力长时间作用下，材料发生的形变称为蠕变，可测定与材料长期连续使用性能相关的耐久性。而此时材料破坏所需的载荷比静态力学性能要低得多；在周期性外力作用下，材料将出现疲劳，可推测材料的使用寿命，此时的载荷也比静态力学性能要低。这些力学性能也受到周围环境(如温度、湿度、光照、水、空气或接触化学药品等)的影响，而且塑料的力学性能对温度和湿度的变化又往往特别敏感。塑料力学性能测试常用项目如下： （1）拉伸性能：拉伸弹性模量；拉伸强度；断裂伸长率；泊松比。 （2）弯曲性能：弯曲弹性模量；弯曲强度。 （3）压缩性能：压缩弹性模量；压缩强度。 （4）撕裂性能：撕裂强度。 （5）摩擦和摩损。 （6）剪切性能：剪切强度。 （7）抗冲击性能：简支梁；悬臂梁；落锤；落球；仪器化落镖法；拉伸冲击。 （8）硬度：球压痕；布氏硬度；洛氏硬度。 （9）粘接性能。 （10）耐疲劳性。 （11）蠕变和应力松弛。 5 试验仪器研究进展 有很多已为大家所认可的生产商提供塑料测试仪器、配件和软件。英斯特朗公司主要从事材料测试仪器系统和配件的生产和技术服务，它成立于1946年，总部位于美国马萨诸塞州Norwood市，公司的服务能力还包括校准、培训、技术支持和实验室辅助管理等。 英斯特朗公司的产品可对塑料进行全方位的测试，包括通用材料试验、动态和失效试验 冲击和结构试验、电学试验和硬度测试等实验设备。英斯特朗公司推出的塑料用TestMaster 自动化系统优势在于自动化的、可程控实验机械手及控制设备，可以很高效地测试刚性及半硬性的塑料拉伸和弯曲性能。 经济型的英斯特朗3345型塑料试验系统，是一个完全的塑料拉伸和弯曲试验力学系统，为质量控制和产品检测而设计。试验系统包括英斯特朗的材料试验软件Bluehill Lite。用户可以使用预先设计好的试验方法或为了满足特定要求而建立新的试验方法。英斯特朗公司表示该软件具备进行标准化拉伸、压缩、弯曲、剥离、撕裂、摩擦以及简单周期性试验等所需要的全部能力。 劳埃德仪器公司（Lloyd）提供范围广泛的通用型材料测试系统，其中有用户可接受的单柱式台式设备、台式或落地式的双柱型设备。所有设备可进行范围广泛的试验项目，如拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪切和摩擦等。设备能进行高精度的载荷测量，适合快速数据采集 客户可以选择集成劳埃德Nexygen Plus材料试验数据分析软件的全电脑系统。 Zwick美国公司提供的系列通用型试验设备具有广泛的承载能力范围，例如 HIT230F 仪表型落锤冲击试验设备，经过优化设计可满足针入度测试要求。公司表示，安装在冲击点附近的传感器能够将机械振动的影响降至最低，优于其它类型的试验设备。据介绍，其中气动样品抓取系统可以在5秒钟内完成样品的装载和冲击。落锤冲击设备还可用于在长纤维增强复合材料施加机械损伤，从而进行后续的冲击后压缩强度试验。 Zwick公司还提供简支梁冲击试验用自动化测量仪 Notch Vision，可以满足特殊的标准要求。标准形状缺口对于冲击试验中结果的正确性非常重要，该仪器光学系统测量的不仅仅是缺口，还包括缺口冲击试验的尺寸。当操作人员在设备中放入样品后，它可以在不接触试验样品的情况下自动进行测量。该测量结合摆锤冲击试验仪的测试结果可以准确测出冲击能的大小。可以使用Zwick公司的testXpert软件进行数据传送，这样能降低可能的