塑料-聚乙烯(超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯)模塑片材-要求和试验方法编制说明

1、塑料聚乙烯（超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯）模塑板材 -要求和试验方法国家标准编制说明（征求意见稿）国家标准制定工作组2019年 5 月1塑料聚乙烯（超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯）模塑板材要求和试验方法国家标准编制说明（征求意见稿）一、工作简况1、任务来源根据国家标准化管理委员会“国标委综合 201390 号”文件下达的 2013 年第二批国家标准制修订计划，项目号为 20132610-T-607，标准制定项目名称为：塑料 聚乙烯（超高分子量聚乙烯， 高密度聚乙烯）模塑片材 -要求和试验方法 。负责起草单位为北京燕山石化高科技术有限公司 （立项提报单位为中国石化齐鲁分公司研究院）。本标准制定

2、工作时间为2014 年至 2017 年。本标准由中国轻工业联合会提出。本标准由全国塑料制品标准化技术委员会（SAC/TC48）归口。2、背景随着高分子材料设计、 合成、加工与应用技术的不断发展， 塑料材料品种日益丰富，我国超高分子量聚乙烯及高密度聚乙烯模塑板材已被广泛应用于运输业的港口码头、电力、石油化工、钢构、煤炭、食品及传输等行业领域，板材主要用于生产护舷贴面板，码头防冲板，煤仓衬板，水泥仓板，超高分子聚乙烯异形件，超高分子聚乙烯托辊等。 国内原料主要来自燕山石化、 上海联乐、扬子石化、辽阳石化、九江等，国外原料主要有 TICONA 、大韩油化、日本三井化学等。国内生产聚乙烯板材的企业主要

3、集中在山东宁津、 德州和河南等地， 企业年产量一般在 2000 万吨 4000 万吨，较大规模的企业年产量在 6000 万吨，产量较低的小企业也比较多。 由于没有统一规范的国行标标准， 各企业产品标准高低不一， 因此质量也是参差不齐， 并且随着其应用量的不断增长， 这种混乱的局面会愈加严重，因此板材产品的质量控制就显得尤为重要， 本标准通过规定了该产品的各项技术参数，可有效控制该类产品的质量。另外，通过命名中注明原材料的方法，可清晰简明地区分出板材的原材料， 有利于规范市场秩序， 促进我国超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯板材产业的健康发展。23、标准调研情况工作组对国内外聚乙烯（超高分子量聚乙烯

4、，高密度聚乙烯）板材相关标准进行了调研。现行标准主要有：1） GB/T 32679-2016超高分子量聚乙烯（ PE-UHMW ）树脂2） GB/T 21461.1-2008 超高分子量聚乙烯（ PE-UHMW ）树脂 第 1部分命名系统和分类基础3） GB/T 21461.2-2008超高分子量聚乙烯（ PE-UHMW ）树脂 第 2 部分试样制备和性能测定。4） GB/T 19701.1-2016外科植入物 超高分子量聚乙烯第 1部分 粉料5） GB/T 19701.1-2016外科植入物 超高分子量聚乙烯第 2部分 模塑料6） QB/T 2668.1-2017超高分子量聚乙烯 管材7）

5、HG/T 5225-2017 抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯管材衬里专用料8） DB 41/T 893-2014超高分子量聚乙烯板材9） ISO 15527-2018 塑料 聚乙烯 (PE-UHMW 、PE-HD)压模薄板 材 要求和试验方法10）BS ISO 15527-2018 塑料 聚乙烯 (PE-UHMW,PE-HD) 压模薄板材 .试验方法和要求11）DIN EN ISO15527-2013 塑料 聚乙烯(超高分子量聚乙烯PE-UHMW 、高密度聚乙烯 PE-HD) 压模薄板材 .要求与试验方法12）NF T54-426-2013 塑料 - 聚乙烯模压板（ PE- UHMW ， PE

6、- HD ）- 要求和试验方法13）NENEN ISO 15527-2013塑料- 压缩- 模压板材聚乙烯（PE-UHMW， PE-HD） - 要求和试验方法国外主要相关标准是 ISO15527 ，BS 标准采用是 1999 版的 ISO 15527 ， 2013 年版的 DIN 标准、 NF 标准以及 NEN 标准均采用 ISO15527-2010 ，其技术内容与 ISO标准一致。此次标准修订工作应继续采用相应的 ISO标准进行。国内没有关于聚乙烯（超高分子量聚乙烯 PE-UHMW 、高密度聚乙烯 PE-HD) ）的国家标准和行业标准，只有关于超高分子量聚乙烯 PE-UHMW 板材的地方标准

7、 DB41/T 893-2014 。相关的企业标准近几年发布的较多，如山东鲍尔浦塑胶股份有限公司的Q/BEPJ005-2016 。 与板材制备所用原料相关的标准有GB/T332679-2016 ，以及类似专用料的 GB/T 19701.1-2016 系列标准。 GB/T 19701 -2016 系列等同采用了 ISO 5834 系列的标准。由于板材比较关键的技术指标是磨耗性能，该性能测定在ISO15527-2010中作为规范性附录A 给出，这部分内容我国已转化成SH/T 1818-2017 ，而更新版 ISO15527-2018中附录 A 的内容没有变化，因此本标准制定时直接引用了SH/T 1

8、818-2017 。ISO 15527-2018中给出的板材主要物性力学指标见表 1表 1物理力学性能要求（平均值）性能单位PE-UHMWPE-HD1.1 组1.2 组2.1 组3.1 组密度g/cm 30.920-0.9450.920-0.9450.945-0.9600.940-0.965磨损指数-70-<9090-110200-450500-1000拉伸屈服应力MPa 17 1719 19拉伸屈服应变% 8 88 8拉伸弹性模量MPa 500 600 800 700双缺口冲击强kJ/m 2 40 17015 5度简支梁缺口冲kJ/m 2不断不断不断 9击强度熔体质量流动g/10min

9、测不出测不出 0.10.3-0.7速率（MFR）190 /5kg熔体质量流动g/10min测不出测不出37-20速率（MFR）190 /21.6kg4、主要工作过程(1) 标准计划下达后，由于中国石化超高分子量聚乙烯生产地域调整等原因，经归口单位同意，于 2015 年初负责起草单位由项目提报时的中国石化齐鲁分公司研究院变更为北京燕山石化高科技术有限责任公司。 负责起草单位牵头成立了标准制定工作组，翻译了ISO 15527:2010，进行了市场调研，根据我国市场上超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯原料和板材的生产状况，确定修改采用ISO15527：2010 制定我国国家标准。在工作过程中，ISO 1

10、1527-2010亦处于修订过程中，为此，标准起草组密切跟踪了ISO 11527-2010修订变化，最终依据新版ISO 11527-2018制定国家标准，同时根据中国国情，严格产品质量要求，增加了4部分测试项目。(2) 2015 年标准制定工作组联络了部分原料生产厂和板材生产厂等单位参加标准起草工作组，开始试验工作，并按照GB/T 1.1 要求编写了标准工作组草案。(3) 2016 年 5 月 20 日在北京召开了塑料 聚乙烯（超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯 PE-UHMW 和 PE-HD）片材国家标准制定第一次工作会议，讨论ISO 15527：2010 标准译文和标准工作组草案，会议要求在前

11、期试验数据、试验项目和试验方法条件讨论基础上，继续进行试验验证工作。 板材生产厂家按照板材分类提供不同牌号、规格的板材尺寸和性能数据，试验项目为：外观、尺寸、密度、磨损指数、拉伸屈服应力、拉伸屈服应变、拉伸弹性模量、简支梁冲击强度和熔体质量流动速率等。(4)2017 年 4 月 18-19 日，在承德召开了 ISO 11542.1 塑料超高分子量聚乙烯 (PE-UHMW) 模塑和挤出材料第 1 部分：命名系统和分类基础和ISO11542.2塑料 超高分子量聚乙烯 (PE-UHMW) 模塑和挤出材料第 2 部分：试样制备和性能测定工作启动会，会议期间工作组主要成员单位，根据ISO标准制定动态，进

12、一步讨论了ISO 15527塑料聚乙烯（超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯 PE- UHMW 和 PE-HD）片材转化成我国国家标准的原则、试验项目和技术指标。(5) 2017 年 6 月 22 日标准制定工作组在淄博召开了碰头会，讨论了标准文本草案和试验数据，在此基础上形成了标准征求意见草案。(6) 2017 年 10 月，起草单位根据第一次工作会的要求，向工作组里的生产企业收集测试数据。至 10 月底，原料生产企业中燕山石化和上海化工研究院返回了不同牌号的产品数据； 板材生产企业中只有山东鲍尔浦按时返回了两个牌号的产品数据。(7) 2017 年 12 月，工作组向归口单位提交标准征求意见稿草案

13、等材料 (按等同采用 ISO)，因数据不够充分，建议进一步做补充完善。(8) 2018 年 11 月，工作组主要成员走访了山东板材生产地的主要企业，对聚乙烯板材主要是 PE-UHMW类板材生产情况进行调研。 工作组根据调研情况， 确定根据板材原料的黏数或 MFR，将 PE-UHMW板材由原来 2 档增加到 4 个档；后三5档的分类与 QB/T 2668.1-2017超高分子量聚乙烯管材中的分类保持了统一。PE-HD类板材的分档与ISO 一致。(9) 2018 年 12 月2019 年 1 月，起草工作组对收集的部分原料样品进行了集中测试，同时再次向板材企业收集产品数据。 截止 3 月初收集到鲍

14、尔浦、 大明和起源三家企业的板材产品数据。 修改完善标准草案稿编制说明及试验报告， 并总结前期工作中存在的问题，准备再次召开工作会，协调下一步工作。(10) 2019 年 3 月 20 日在北京召开了聚乙烯（超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯）模塑板材 要求和试验方法国标制定工作会。超高分子量聚乙烯树脂生产企业、板材生产企业、科研院所及第三方检测机构等16 家单位的专家代表参加了会议。会上讨论确定了国家标准征求意见稿文本和编制说明的主要技术内容，具体如下：1）确定标准的适用范围， 不适用于填料和增强材料的超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，与采用标准ISO 15527 保持一致。2）明确超高板材的分类

15、， 由国际标准中 2 档改为按树脂黏数范围从低到高分为四档； PE-HD 分类按 MFR 由低到高分为两档。3）草案稿中超高分子量聚乙烯板材的物理性能增加了熔体体积流动速率MVR(大口模 )、简支梁双缺口冲击强度 (-20 )、负荷变形温度（ 0.45MPa）、摩擦系数、球压痕硬度等 5 项，删除了拉伸断裂应变、 断裂应变保持率 （氙灯老化 1000h）、氧化诱导时间 3 项。高密度聚乙烯板材的物理性能增加了负荷变形温度（ 0.45MPa）和球压痕硬度 2 项，删除了熔体质量流动速率MFR（190 /21.6kg）、拉伸断裂应变、 氧化诱导时间、 断裂应变保持率 （氙灯老化 1000h）4 项

16、。所增、减项目更有利于真实反映板材制品的应用需求特性。4）对于与食品接触的板材制品，增加了卫生性要求。会上还对下一步验证试验做出了安排： 各板材厂各自收集样品提供给上海化工研究院有限公司，进行 MVR （大口模）（230 /21.6kg）试验；提供给北京燕化高科公司进行拉伸屈服、 拉伸模量、双缺口冲击强度、 负荷变形温度等全性能试验。关于磨损指数项目， 上海化工研究院有限公司可提供标准样品， 山东阳谷巨龙新型材料有限公司进行不同于标准条件的磨损指数试验验证。 如其他板材生6产单位需要，可与上海化工研究院有限公司联系。(11) 工作会后起草单位收集样品，按会议要求安排试验， 4 月底完成试验数据

17、的汇总。标准起草组讨论试验数据，确定增加“灰分”测试项目以验证材料中是否含有填料，根据验证试验结果修改完善标准文本。(12) 4 月中旬进行标准查新， ISO 15527-2010更新为 2018 版，新旧版差异在按 ISO 的新编写要求，增加了术语和定义一章，其后各章节号随之更新，主要技术内容无实质性变化。(13) 5 月初形成征求意见稿，提交归口单位。根据技术归口单位的审查意见，对标准文本做了进一步修改完善。考虑 ISO15527 中含有的生理学性能主要是一些特殊领域的应用，而这类专用材料已有相应的标准体系，如GB/T 19701外科植入物超高分子量聚乙烯的系列标准等。因此该文本中删掉了生

18、理学性能要求，增加了卫生性的要求。(14) 修改完善后的文本再次提交归口单位，进行征求意见。5、标准起草单位、主要起草人及其所做工作本标准起草单位：本标准主要起草人：工作组各成员主要负责：二、标准编制原则、确定标准主要内容的依据以及新旧国家标准水平对比1、 标准编制原则本标准的编制原则是充分考虑我国国情，与国际先进水平接轨，修改采用ISO 15527：2018，保证本标准的先进性和可操作性。在编写方面符合 GB/T 1.1 标准的结构和编写、GB/T 20000标准化工作指南和 GB/T 20001标准编写规则及其他相关标准的要求， 并与我国有关的法律、 法规和相关标准保持协调一致。该标准是在

19、当前市场需求的基础上制订的，以便能够最大程度地适应国内外市场的要求。2、 确定标准主要内容的依据(1) 本标准修改采用 ISO 15527:2018“塑料 -聚乙烯（ PE-UHMW, PE-HD ）模塑板材 -要求和试验方法” ，在规格尺寸和精度上与国际标准保持一7致；(2) 本标准参照 PE-UHMW 原料命名系统和分类基础标准ISO/FDIS 21304-1:2018(E)以及超高分 子量聚 乙烯 管材 标准 QB/T 2668.1-2017 ，修改了 ISO15527 标准中超高分子量聚乙烯板材的分档，由 2 档改为按树脂黏数范围从低到高分为 4 档；(3) 本标准物理性能中密度、 拉

20、伸屈服应力、 拉伸屈服应变、 拉伸弹性模量试验方法和技术指标与 ISO 15527：2018 相同；熔体质量流动速率试验方法和技术指标与 ISO 15527：2018 相同；磨损指数的试验方法我国已由 ISO 15527：2010 的附录转化成 SH/T 1818-2017，技术上与 ISO 相同。其磨损指数的技术指标与 ISO 相比，分档不同，范围更宽；简支梁冲击强度的试验方法与 ISO 15527： 2018 不同，其技术指标与 ISO 相比，范围基本相同，也是分档不同。另外，根据板材的应用需求特性，增加了熔体体积流动速率 MVR(大口模 )、简支梁双缺口冲击强度 (-20 )、负荷变形温

21、度（ 0.45MPa）、摩擦系数和球压痕硬度、灰分等指标要求。(4) 本标准增加了代号和缩略语、 检验规则、包装运输和贮存， 并将命名调整至第 4 章，以符合我国标准编写习惯。三、主要试验（或验证）情况分析1、 板材尺寸经板材生产厂检测，厚度、长度、宽度、矩形形状尺寸（对角线长度之差）和公差可满足标准要求。见试验报告附表 1附表 5。2、 板材性能按照国家标准和行业标准试验方法对各项物理性能进行了试验验证， ISO 15527： 2018 规定了板材试样取样方法、试样状态调节条件和试验的标准环境，按照对应的国标测试方法对 ISO15527 原有的指标和增加项目及物理性能指标进行了试验验证。试验

22、结果表明，各项性能指标可较好地反映板材的性能。确定修改采用ISO 15527：2018，测试方法和试验条件分别为：(1) 密度按 GB/T 1033.1 或 GB/T 1033.2 测试，仲裁方法为GB/T 1033.2-2010。从板材厂家提供的密度结果， 能够符合 ISO 规定的范围； 对收集到的板材进8行验证试验的结果看，在该标准规定范围内的板材料，即使是带颜色的如黄色和黑色板材，其密度能够符合ISO 规定的范围；而含了填料的板材如6#样品，其密度不在该范围内。因此，密度范围与 ISO 一致，为 0.9200.960 g/cm3(2) 磨损指数磨损指数试样制备及性能测定按SH/T 181

23、8-2017进行。所验证的五种超高板材的磨损指数测试结果为95%-138%。ISO15527中超高板材高分子量的磨损指数为 70%-<90%，低分子量的磨损指数为90%-110%。本次制定的标准中按树脂黏数分档的板材分子量范围增宽，参照验证试验数据，将四档超高板材的磨损指数分别确定为小于150%、 140%、130%和 110%。ISO 15527中两档 PE-HD板材高分子量的磨损指数为200%-450%，低分子量的磨耗指数500%-1000%，而验证试验得到的数据没有这样高的磨损量，PE-HD树脂的MFR（190/5kg）为 0.06 的试样磨损指数是225%，PE-HD板材的 MF

24、R（190/5kg）为 0.37 的试样磨损指数是262%，但考虑验证样品的数量少，不完全具有代表性，仍采用ISO的磨损指数指标。(3) 拉伸屈服应力和拉伸屈服应变拉伸屈服应力和拉伸屈服应变按GB/T 1040.2-2006进行，在板材每个方向上至少取 5 个 1B 型试样进行测试，试验速度为50mm/min ±5mm/min 。所验证的五种超高板材的拉伸屈服应力结果为19.8MPa24.2MPa，拉伸屈服应变结果为 10.3%15.9%，二者均能够满足 ISO15527 要求； HDPE板材的拉伸屈服应力结果为19.9MPa28.3MPa，拉伸屈服应变结果为8.07%11.0%，也

25、能够满足原 ISO 要求。因此该项指标采用了ISO15527 的要求。(4) 拉伸弹性模量拉伸弹性模量按GB/T 1040.2-2006进行，在板材每个方向上至少取5 个1B 型试样进行测试，试验速度为1mm/min ±0.2mm/min 。所验证的五个超高样品的拉伸模量测定结果为730MPa1080MPa，两个 HDPE 样品的测定结果为 930MPa1440MPa，均远高于 ISO15527 的拉伸模量指标要求。两个黑色板材样品的拉伸模量均高于纯PE-UHMW 或 PE-HD 树脂的常规模量范围，不排除拉伸模量较高是可能有微量填料的原因。因此该项指标也采用了ISO15527 的要

26、求。9(5) 简支梁双缺口冲击强度按 GB/T 21461.2 测试试样的简支梁双缺口冲击强度， 验证了常温冲击和低温 -20冲击。对 PE-UHMW 板材常温冲击结果在 58130 kJ/m2，低温 -20 冲击结果在 41120 kJ/m2，ISO15527 常温下大于 40 kJ/m2 的指标可以满足，只是随着分子量的增大， 冲击强度不是线性增大， 而是呈现先增再降的趋势，根据所验证结果，确定四个档的常温双缺口冲击指标依次为80 kJ/m2、90 kJ/m2、 110 kJ/m2 和 50 kJ/m2。验证的 PE-HD 板材常温双缺口冲击强度为 20 kJ/m2 ，远高于 ISO155

27、27 中该档 5 kJ/m2 的指标，确定 PE-HD 两个档的指标与 ISO 指标一致。考虑超高板材有低温应用的情况，验证了其低温冲击性能，结果表明，对于纯树脂板材， -20冲击强度结果比常温冲击结果并无明显降低， 有的甚至还高出常温值，但两个黑色样品，低温比常温降低较多。因此，这项性能在一定范围内也存在辨别板材是否是纯树脂制备的作用。 本标准将低温 -20 冲击强度的指标确定为比常温值低约 10%。(6) 简支梁单缺口冲击强度按照 GB/T 1043.1 的 1eA 方法测试简支梁单缺口冲击强度。 验证数据表明，所有板材样品的简支梁单缺口冲击强度结果断裂类型按照 GB/T 1043.1 的

28、描述是“部分破坏”。ISO15527 给出的冲击类型结果是“ no breaks”，“ no breaks”在 ASTM 4020 “超高分子量聚乙烯模塑和挤出材料规范”中定义为“未完全破坏成两块”，在 GB/T 1043.1 采标标准 ISO179-1 中“ non- break”描述为仅弯曲兼应力发白的未断裂，二者的含义不统一，本标准采用GB/T 1043.1 的描述“部分破坏”，但不给出具体的部分破坏数值。(7) 熔体流动速率和大口模熔体体积流动速率根据 GB/T 3682.1测定 HDPE的熔体质量流动速率；根据该标准的附录A测定 PE-UHMW的大口模熔体体积流动速率。验证试验中五个

29、超高板材样品用 GB/T 3682.1标配口模测不出。 3#样品用大口模测 MVR 值为 0.21，建议大口模指标采用“报告值” 。两个 HDPE板材样品的 MFR，一个为 0.37，,属于ISO 15527规定的 PE-HD 3.1档，另一个样品的 MFR（190、5kg）值为 3.67，但该样品密度超出指标范围。不做考虑。10(8) 负荷变形温度负荷变形温度是增加测试项目，对于五个超高验证样品，测试得到的结果范围为 6081，推荐该项指标大于55；对两个 PE-HD验证样品，测试得到的结果范围为5178，推荐该项指标大于45。(9) 球压痕硬度该项为超高分子量聚乙烯板材的新增检测项目，按G

30、B/T 3396.1进行测试， 5 个超高板材样品的验证结果在3241，与分子量大小无显著相关性，建议“报告值”，或根据相关方要求确定是否予以报告。(10)摩擦系数该项为新增项目，按GB/T 3960-2016 进行测试。结果范围见试验报告，建议“报告值”，或根据相关方要求确定是否予以报告。(11)灰分该项为新增项目， 按GB/T 9345.1-2008 方法 A 试验规定测试。 验证结果中除了密度超范围的 1个PE-D样品，其他样品的灰分最高值不大于0.05%。3、 经验证试验结果数据分析，确定板材的物理力学性能PE-UHMW板材的物理力学性能要求见表2。表 2 PE-UHMW板材物理力学性

31、能要求序性能单位IIV试验方法号1.密度g/cm30.920-0.945GB/T 1033.1 、 GB/T1033.22.磨损指数% 150130 120 100SH/T 18183.拉伸屈服应力MPa17 17 1717GB/T 1040.24.拉伸屈服应变%88 8 85.拉伸弹性模量MPa 500600600 6006.简支梁双缺口冲击强240 60 90 120GB/T 21461.2度（ 23）kJ/m附录 B7.简支梁双缺口冲击强kJ/m 240 60 90 120GB/T 21461.2 附录 B度 (-20 )8.简支梁缺口冲击强度2部分断部分断部分断部分断GB/T 1043

32、.1kJ/m裂裂裂裂9.MVR(大口模 ) ， 230 cm3/10min 0.60.2测不出测不出本标准 8.6/21.6kg10.负荷变形温度55 55 5555GB/T 1634.211要求序I试验方法性能单位IV号（ 0.45Mp）11.摩擦系数-报告值报告值报告值报告值GB/T 396012.球压痕硬度-报告值报告值报告值报告值GB/T 3396.113.灰分%<0.05<0.05<0.05<0.05GB/T 9345.1PE-HD板材的物理力学性能要求见表3。表 3PE-HD 板材物理力学性能要求试验方法序性能单位PE-HD号I1.密度g/cm30.945-0.9600.940-0.965GB/T 1033.1 、 GB/T1033.22.磨损指数%200-250250-500SH/T 18183.拉伸屈服应力MPa1919GB/T 1040.24.拉伸屈服应变%8 8GB/T 1040.25.拉伸弹性模量MPa 700 800GB/T 1040.26.简支梁单缺口冲击强度kJ/m 2部分断裂 9GB/T 1043.17.简支梁双缺口冲击强度kJ/m 215 5GB/T 21461.2-2008 附录B8.MFR， 190/5k gg/10min 0.10.3-0.7GB/T