工程塑料改性基礎知识和塑料测试方法介绍

1、 一、塑料的分类和应用实例 二、塑料改性知识介绍 三、塑料性能测试方法以及测试设备介绍 目 录 一、塑料的分类和应用实例一、塑料的分类和应用实例 塑料的主要分类及用途塑料的主要分类及用途 应用实例应用实例1通用塑料通用塑料 通用塑料力学性能和耐热性能较低，一般通用塑料力学性能和耐热性能较低，一般不能作为结构材不能作为结构材 料，但大面积使用料，但大面积使用。通用工程塑料耐热在。通用工程塑料耐热在100C以下。主要以下。主要 用于农用薄膜、塑料容器、管道、灯罩用于农用薄膜、塑料容器、管道、灯罩. 保鲜盒，保鲜盒，PP 保鲜膜，保鲜膜，PE 仪表外壳，仪表外壳，PS 管道，管道，PVC 有机玻璃，

2、有机玻璃，PMMA 玩具，玩具，ABS 电动工具，电动工具，PA 手机外壳，手机外壳，PC 工业制件，工业制件，PPO 节能灯外壳，节能灯外壳，PBT 应用实例应用实例2通用工程塑料通用工程塑料 工程塑料和通用塑料相比，强度与耐热性优异，工程塑料和通用塑料相比，强度与耐热性优异，可作为工可作为工 业用结构材料并应用于具有功能作用结构业用结构材料并应用于具有功能作用结构。通用工程塑料耐。通用工程塑料耐 热在热在100150C左右，主要用于汽车，电子电器等领域。左右，主要用于汽车，电子电器等领域。 断路器外壳，断路器外壳，PA 应用实例应用实例3特种工程塑料特种工程塑料 特种工程塑料耐热在特种工程

3、塑料耐热在150以上。主要用于高科技领域，军以上。主要用于高科技领域，军 事，宇航，航空等工业。事，宇航，航空等工业。 轴承，轴承，PEEK 阀座，阀座，PTFE 印刷电路板部件，印刷电路板部件，PI 工业制件，工业制件，PEI 工业制件，工业制件，LCP 应用实例应用实例4热固性塑料热固性塑料 接线箱，接线箱， 不饱和聚酯不饱和聚酯UP 热固性塑料第一次加热时可软化，加热到一定温度后固化热固性塑料第一次加热时可软化，加热到一定温度后固化 变硬，且不可逆。常用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压等恶劣环变硬，且不可逆。常用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压等恶劣环 境中。境中。 小家电外壳，小家电外壳， 酚醛树

4、脂酚醛树脂 托盘，密胺托盘，密胺 冷冷 却却 化学变化化学变化 不可逆过程不可逆过程 电工面板，脲醛树脂电工面板，脲醛树脂 应用实例应用实例5热塑性弹性体热塑性弹性体 订书机手柄，软质订书机手柄，软质TPV 热塑性弹性体部分产品可代替橡胶，应用在汽车内饰件，热塑性弹性体部分产品可代替橡胶，应用在汽车内饰件， 汽车引擎密封盖，保护靴软管，日常消费品厨具，电线电缆汽车引擎密封盖，保护靴软管，日常消费品厨具，电线电缆 等领域。和橡胶相比，其加工型更好，且可回收。等领域。和橡胶相比，其加工型更好，且可回收。 电线，电线，TPE-U Airbag cover， TPE-E 厨具把手，厨具把手，TPV 汽

5、车内饰件，汽车内饰件，TPE-U 电线护套，电线护套，TPE-A 二、塑料改性知识介绍二、塑料改性知识介绍 多样，易加工，易得到，多样，易加工，易得到， 质量轻质量轻-日常生活中得到大量应用日常生活中得到大量应用 染色性染色性-构成五彩缤纷的世界构成五彩缤纷的世界 耐化学性好，电性能好耐化学性好，电性能好 图：基本聚合物能满足多种需要图：基本聚合物能满足多种需要 餐具 容器 计算机外壳 电子元器件 聚苯乙烯 聚丙烯 聚碳酸酯 PBTPBT、PAPA 优点 比如耐候性差会带比如耐候性差会带 来以下不良影响：来以下不良影响： L色变色变 L表面裂纹表面裂纹 L光泽度损失光泽度损失 L拉伸强度损失拉

6、伸强度损失 L伸长性能损失伸长性能损失 L冲击强度降低冲击强度降低 缺点 塑料公司塑料公司 生产商生产商 注塑成型厂注塑成型厂 石化公司石化公司 原油原料原油原料 改性厂商改性厂商 合金流动性、耐化学性等 增韧抗冲击性 矿物填充尺寸稳定性、刚性、耐热性 玻纤增强 尺寸稳定性、刚性、耐热性 阻燃阻燃阻燃性阻燃性 抗静电抗静电抗静电性抗静电性 导电导电导电性导电性 耐候耐候耐老化性耐老化性 性能性能 改进改进 功能功能 改进改进 聚合物改性概述聚合物改性概述 添加添加 剂剂 AB C技技 术术 性能改进：性能改进：ABC技术技术 基本聚合物基本聚合物 改性聚合物改性聚合物 ALLOY 合金 BLE

7、ND 共混 COMPOSITE 复合 A：合金合金 抗冲击性 聚碳酸酯聚碳酸酯PCPC 抗化学腐蚀性 聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯 PBTPBT PC/PBT合金 降低强度降低强度 降低刚性降低刚性 降低耐热性降低耐热性 抗冲改性剂抗冲改性剂 增加冲击强度增加冲击强度 提高延伸率提高延伸率 抗冲击性指塑料在断裂之前抗冲击性指塑料在断裂之前 吸收冲击能量的能力。吸收冲击能量的能力。 B：共混共混/ /增韧增韧 抗冲改性抗冲改性 剂会带来剂会带来 某些性能某些性能 的降低。的降低。 主要有这主要有这 些抗冲改些抗冲改 性剂性剂 抗冲改性剂通常是一些玻璃化转变温度低于室温的弹性体抗冲改性

8、剂通常是一些玻璃化转变温度低于室温的弹性体。 橡胶橡胶 三元乙丙胶，三元乙丙胶，EPREPR，NBRNBR，天然橡胶，天然橡胶，SBSSBS 丙烯酸酯橡胶丙烯酸酯橡胶 聚烯烃弹性体聚烯烃弹性体 乙烯丁烯共聚物，乙烯辛烯共聚物乙烯丁烯共聚物，乙烯辛烯共聚物 其它其它 聚氨酯，离聚物聚氨酯，离聚物 增强材料增强材料 提高刚性提高刚性 提高强度提高强度 尺寸稳定性尺寸稳定性 降低延伸率降低延伸率 可能造成翘曲可能造成翘曲 C：复合复合/ /增强增强 注意，增强注意，增强 会带来某些会带来某些 性能的改变。性能的改变。 填料：填料：滑石粉，碳酸钙，云母，硅灰石，玻璃微珠滑石粉，碳酸钙，云母，硅灰石，玻

9、璃微珠 蒙脱土，高岭土，蒙脱土，高岭土， 硫酸钡硫酸钡 玻璃纤维玻璃纤维 碳纤维碳纤维 晶须晶须 矿物纤维矿物纤维 纤维：纤维： 常用的增常用的增 强材料有强材料有 这些这些 增强材料通常是一些无机矿物组成。增强材料通常是一些无机矿物组成。 我想同时提我想同时提 高刚性和韧高刚性和韧 性？性？ 提高冲击性能提高冲击性能 是以降低刚性是以降低刚性 为代价的，反为代价的，反 之亦然之亦然! ! 功能改进：添加剂功能改进：添加剂 我使用的材料容易燃烧，怎么办？我使用的材料容易燃烧，怎么办？ 我的制品在户外使用时变黄了，怎么办？我的制品在户外使用时变黄了，怎么办？ 我的产品表面容易积尘，怎么办？我的产

10、品表面容易积尘，怎么办？ 我的产品表面容易划伤，怎么办？我的产品表面容易划伤，怎么办？ 在材料中添加：在材料中添加： 阻燃剂阻燃剂 光稳定剂光稳定剂 抗静电剂抗静电剂 耐刮擦剂耐刮擦剂 “保持保持” 性能类性能类 耐热老化性耐热老化性：抗氧剂，金属螯合剂抗氧剂，金属螯合剂 耐光老化性：光吸收剂，光稳定剂耐光老化性：光吸收剂，光稳定剂 其它稳定性：抗水解剂，酸吸收剂其它稳定性：抗水解剂，酸吸收剂 “加工加工” 改善类改善类 润滑剂润滑剂 加工助剂加工助剂 增塑剂增塑剂 开口剂开口剂 交联剂交联剂 脱模剂脱模剂 相容剂相容剂 抗冲改性剂抗冲改性剂 “效能效能” 扩展类扩展类 阻燃剂阻燃剂 抗静电剂

11、抗静电剂 成核剂成核剂 抗菌剂抗菌剂 发泡剂发泡剂 消雾剂消雾剂 降解剂降解剂 着色剂着色剂 扩链剂扩链剂 成本成本 可加工性可加工性 使用环境使用环境 法规认证法规认证 使用条件使用条件 透明度、耐刮擦性、电性 能、可喷涂性 使用环境使用环境 热、湿度，压力、载荷、光 照、氧，辐射，接触介质 成本成本 原料价格，加工费用，废品率， 使用寿命，后加工费用， 可加工性可加工性 加工方法，加工窗口，废品 率，精度，形状 法规认证法规认证 阻燃性、食品级、毒性 使用条件使用条件 产品产品 三、塑料性能测试方法 以及测试设备介绍 工程塑料的性能工程塑料的性能 力学性能力学性能 强度（拉伸强度、弯曲强度

12、等） 刚性（弯曲模量等） 韧性（冲击强度等） 硬度（洛氏、邵氏、铅笔等） 耐温性耐温性 高温（熔点、热变形、维卡等） 低温（低温冲击，脆化温度等） 耐候性耐候性 热氧老化、光老化等 功能性功能性 阻燃性、绝缘性、电磁屏蔽等 加工性能加工性能 熔融指数、粘度、收缩率等 主要标准体系主要标准体系 ASTM（美国材料与实验协会标准） ISO（国际标准化组织标准） GB（中国国家标准） 说明： 根据目前的标准发展，GB、DIN（德国标准）、 JIS（日本标准）等标准，很多都等效采用了ISO的对应 标准。 主要性能测试主要性能测试 熔融指数 拉伸强度及断裂伸长率 弯曲强度及弯曲模量 简支梁/悬臂梁冲击强

13、度 热变形温度/维卡软化温度 收缩率 阻燃性 u 熔融指数可直接评价表征材料的流动性能。熔融指数可直接评价表征材料的流动性能。 u MFRMFR是指重量是指重量, ,使用广泛使用广泛; MVR; MVR是指体积是指体积, ,多在线使用。多在线使用。 u MFRMFR值值MVRMVR值值* *熔体密度。熔体密度。 注意：注意： 熔融指数的比较一定在同温同压下进行，否熔融指数的比较一定在同温同压下进行，否 则无可比性。则无可比性。 GB/T3682 ，ISO1133，ASTM D1238 指热塑性塑料在一定温度和负荷下，熔体每指热塑性塑料在一定温度和负荷下，熔体每10min通通 过标准模口的重量或

14、体积。过标准模口的重量或体积。 英文简称英文简称:MI&MFR&MVR 熔融指数熔融指数 测试用料：颗粒状，可直接测试。对于吸水性强测试用料：颗粒状，可直接测试。对于吸水性强 的材料，测试前需要烘干处理。的材料，测试前需要烘干处理。 常用的一些测试条件：常用的一些测试条件： PE 190 2.16kgPE 190 2.16kg PP 230 2.16kg PP 230 2.16kg ABS 220 10kg ABS 220 10kg 200 5kg 200 5kg PC 300 1.20kg PC 300 1.20kg PA 275 0.325kg PA 275 0.325kg 单位：根据定义

15、，可得单位：根据定义，可得g/10ming/10min。 熔融指数熔融指数 试验设备：万能试验机或拉力试验机。试验设备：万能试验机或拉力试验机。 强度单位为强度单位为MPaMPa，伸长率单位为，伸长率单位为% %。 样条有效尺寸的差别：样条有效尺寸的差别： GB/T1040：50 （标距）（标距） *10 （宽）（宽） *4 （厚）（厚） ； ISO527：50*10*4，但圆角半径较小；，但圆角半径较小； ASTM D638：50*13*3.2； 老老DIN：20*4*2。 GB/T1040 / ISO527 /ASTM D638 材料抗拉伸应变的能力。材料抗拉伸应变的能力。 通用的塑料测试

16、样条为哑铃形样条。通用的塑料测试样条为哑铃形样条。 拉伸强度及断裂伸长率拉伸强度及断裂伸长率 u 试验设备：万能试验机等。试验设备：万能试验机等。 u 弯曲强度和弯曲模量的单位均为弯曲强度和弯曲模量的单位均为MPaMPa。 u 通常说的弯曲指的是三点弯曲。还有一种为四点弯曲，用的较通常说的弯曲指的是三点弯曲。还有一种为四点弯曲，用的较 少。少。 样条尺寸的差别：样条尺寸的差别： GB/T 9341：80*10*4，与，与ISO 178完全相同；完全相同； ASTM D790：127*12.7*3.2，老，老DIN：50*6*4。 GB/T9341 / ISO178 /ASTM D790 材料抗

17、弯曲应变的能力。材料抗弯曲应变的能力。 通用的测试样条为长方形样条。通用的测试样条为长方形样条。 弯曲强度及弯曲模量弯曲强度及弯曲模量 u 不同尺寸和不同缺口形状的试样测试结果不可比较。不同尺寸和不同缺口形状的试样测试结果不可比较。 u 常用单位为常用单位为kgf/mkgf/m2 2、kJ/mkJ/m2 2、J/mJ/m等。等。 分类：分类： 按冲击方式分：简支梁冲击和悬臂梁冲击。按冲击方式分：简支梁冲击和悬臂梁冲击。 按有无缺口分：无缺口冲击强度和缺口冲击强度。按有无缺口分：无缺口冲击强度和缺口冲击强度。 GB/T1043 / 1843，ISO179 /180， ASTM D6110/256

18、 指对试样施加一次冲击弯曲负荷，使试样破坏，指对试样施加一次冲击弯曲负荷，使试样破坏， 并用试样破坏时单位面积并用试样破坏时单位面积/厚度所吸收的能量衡量厚度所吸收的能量衡量 材料冲击韧性的方法。材料冲击韧性的方法。 冲击强度冲击强度 u 不同条件的测试结果不可比。不同条件的测试结果不可比。 u 只是评价材料耐热的相对指标，与材料的使用温度有区别。只是评价材料耐热的相对指标，与材料的使用温度有区别。 两种指标的异同：两种指标的异同： 相同：同样的测试设备；相同：同样的测试设备； 相异：试样的不同、试样支架的不同、负荷的不同等。相异：试样的不同、试样支架的不同、负荷的不同等。 GB/T1633

19、/ 1634，ISO306 /75，ASTM D1525/648 指塑料试样浸在等速升温的合适液体传热介质中，在指塑料试样浸在等速升温的合适液体传热介质中，在 一定的静负载作用下，试样变形达到定值的温度。一定的静负载作用下，试样变形达到定值的温度。 热变形温度及维卡软化温度热变形温度及维卡软化温度 测试条件：测试条件： 热变形温度及维卡软化温度热变形温度及维卡软化温度 样条放置方 式 施加负荷升温速度试验终止 条件 热变形 温度 侧放0.45MPa120/h0.250.40 mm 平放1.80MPa 维卡软 化温度 平放10N50/h1mm 50N120/h 备注：上述条件可随意组合选用，不受

20、表格的限制。备注：上述条件可随意组合选用，不受表格的限制。 u GB/T15585GB/T15585：圆片（：圆片（d102d102* *3.23.2）和长条（）和长条（127127* *12.712.7* *3.23.2）；）； u GB/T17037.4GB/T17037.4和和ISO194-4ISO194-4相同，方片（相同，方片（6060* *6060* *2 2或或1 1）；）； u ASTM D955ASTM D955包含上述所有类型样条；还有客户自定的尺寸。包含上述所有类型样条；还有客户自定的尺寸。 u 样条的形状和尺寸不同，测试结果不可比。样条的形状和尺寸不同，测试结果不可比。

21、 关键影响因素：关键影响因素： 样条注塑工艺：温度、保压时间等；样条注塑工艺：温度、保压时间等； 样条形状、尺寸和尺寸的测量等。样条形状、尺寸和尺寸的测量等。 GB/T17037.4 （作废的（作废的GB/T15585)，ISO294-4，ASTM D955 指热塑性塑料注塑成标准样条，在一定的存放时间后指热塑性塑料注塑成标准样条，在一定的存放时间后 ，样条尺寸比模芯本身尺寸缩小的百分比。，样条尺寸比模芯本身尺寸缩小的百分比。 收缩率收缩率 GB/T2408/UL94/GB8410/TL1010/FMZSS302 燃烧级别燃烧级别/燃烧速度燃烧速度 水平燃烧级别水平燃烧级别：样条水平放置进行燃

22、烧，计算燃烧速度：样条水平放置进行燃烧，计算燃烧速度, ,进行判断。进行判断。 垂直燃烧级别垂直燃烧级别：样条垂直放置进行燃烧，根据燃烧时间和现象，判：样条垂直放置进行燃烧，根据燃烧时间和现象，判 断级别断级别V-0,V-1,V-2V-0,V-1,V-2。 燃烧速度燃烧速度：汽车内饰件对燃烧的一种强制要求。是一种水平燃烧，：汽车内饰件对燃烧的一种强制要求。是一种水平燃烧， 只是要求的燃烧样条比较大，只是要求的燃烧样条比较大，355355* *100100，厚度尽可能与最终样件一致。，厚度尽可能与最终样件一致。 u 不同厚度的测试样条，燃烧结果不可直接比较。不同厚度的测试样条，燃烧结果不可直接比

23、较。 u 同种样品，同种样品，1.6mm样条通过了样条通过了V-0，3.2mm样条肯定可以通过样条肯定可以通过 V-0。 密度密度/CTI/灼热丝灼热丝/各种组合测试各种组合测试 密度密度：我们采用的排液法。测试介质的选择，密度要与：我们采用的排液法。测试介质的选择，密度要与 测试样品的密度有一定量的差别。同种产品的样块和粒测试样品的密度有一定量的差别。同种产品的样块和粒 料会有差别。料会有差别。 CTI CTI：将规定浓度的特定实验溶液将规定浓度的特定实验溶液 ，滴于已施加电压的两特制铂电，滴于已施加电压的两特制铂电 极之间的固体绝缘材料表面极之间的固体绝缘材料表面,以电极间是否形成电痕来评价该固体绝以电极间是否形成电痕来评价该固体绝 缘材料在电场和污染介质联合作用下的电痕化的耐受能力缘材料在电场和污染介质联合作用下的电痕化的耐受能力 。 灼热丝灼热丝：利用标准规定的无火焰起燃源的模拟技术，将规定材质形利用标准规定的无火焰起燃源的模拟技术，将规定材质形 状和尺寸的电热丝，用状和尺寸的电热丝