塑料、橡胶和泡沫材料拉伸试验的研究

塑料、橡胶和泡沫材料拉伸试验的研究

一、机械机械1.别按照国家标准的标准进行识别弹性试验用于评估材料是否受到拉伸力的评估，材料会展开、变形、产生应力和开裂。塑料、橡胶和泡沫材料分别按照GB/T1040、GB/T528、GB/T6344标准进行。试验时通过夹住标准样条的两头的夹具分离产生对样品的拉伸力,夹具分离速率即样品拉伸速率为可控。记录样品在整个拉伸过程中的受力以及事先在样品上做好的两个标记线间的距离,直到样品发生断裂。可以测定样品的拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长率等性能。2.压力和速度试验采用三点式的弯曲模型进行,塑料和泡沫材料分别按照GB/T9341、GB/T8812标准进行。试验时在样品下面规定长度的两端上给予两个支撑,在两个支撑点的中心点样品的上方通过速率可控的压头移动来施加压力,使样品产生弯曲变形。记录弯曲过程的受力以及样品变形的位移,可以测得样品的弯曲强度、弯曲模量等。3.两种冲击强度测量冲击试验是评估材料受到外界冲击力产生断裂的抵抗能力。冲击试验有两种,一种是悬臂梁冲击(GB/T1843),一种是简支梁冲击(GB/T1043)。区别在于:悬臂梁冲击是让条形样品垂直放置,夹住样品下半部,摆锤运动平面与样条长度方向处于一个平面;简支梁冲击是让样条水平放置,两端从冲击方向的后面支撑,摆锤运动平面与样条长度方向垂直。样品可以是有缺口(标准化的缺口)或者无缺口,通过摆锤冲击将样品破坏后根据摆锤的剩余能量可以测得样品被破坏消耗的能量,即可测得样品的冲击强度。例如某样品检测结果悬臂梁缺口冲击强度为10kJ/m2。二、电能能1.击穿试验的方法电气强度(介电强度)是指绝缘材料在电场作用下被击穿的单位厚度的电压。电气强度测试按照标准GB/T1408.1进行,试验是在绝缘材料两边施加连续变化的电压,当电压超过一定值时试验样品被击穿,该电压就是样品的击穿电压。样品的击穿电压与样品厚度有关,厚度越大,击穿电压越高。试验规定了样品的厚度值,击穿电压与厚度的比值就是电气强度。2.表面电阻的测量体积电阻和表面电阻都是表征材料的电绝缘性能。体积电阻是在试样的相对两表面上放置的两电极间所加的直流电压与流过电极间的稳态电流之商;表面电阻是在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商。试验按照标准GB/T1410进行,体积电阻和表面电阻可以同时进行测试,但测试表面电阻时或多或少的总要包括体积电阻,所以只能近似测量表面电阻。3.介质损耗的测定介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数。电介质在交变电场作用下,所积累的电荷有两种分量:(1)有功功率。一种为所消耗发热的功率,又称同相分量;(2)无功功率,又称异相分量。异相分量与同相分量的比值即称为介质损耗。通常用正切tanδ表示。介电常数和介质损耗按照标准GB/T1409进行可同时测得。试验通过一定电路测定以样品材料为介质的电容,计算出样品的介电常数和介质损耗。测量结果受频率、温度、湿度和电场强度的影响。4.固体电绝缘材料的电痕化试验绝缘材料在电场的作用下,由于受到水和杂质的污染,在表面形成闪络现象,慢慢破坏材料的绝缘结构,形成导电通道,造成短路。这种现象就是电痕化。试验按照标准GB/T4207(IEC60112)进行,耐漏电起痕试验可测量在电压最高600V时固体电绝缘材料的相对耐电痕化性能。相比电痕化试验就是测量不引起电痕化的最高电压。试验中电压按每25V一个等级施加在样品表面的铂电极上,样品在经受规定滴数(50滴)、体积(20mm3)和浓度的电解液后,试验中过电流不超过0.5A且样品不起燃则样品通过该电压等级的电痕化试验。三、可靠性能1.软、软变形变形热变形温度用于评估材料的耐热机械性能。试验按照GB/T1634进行,试验用长方体样条在样品长度上的规定距离用两规定的支撑头支撑,在支撑中心部位用压头施加规定负荷,让样品升温,样品受热变软会慢慢变形。随着温度升高,样品软化程度变大,变形挠度越大。达到规定形变时对应的温度,该温度就是样品在试验条件下的热变形温度。2.温度对维卡软化温度的影响维卡软化温度也是表征材料耐热的性能。试验按照GB/T1633进行,通过压针施加在样品表面,压针横截面积为1mm2,施加负荷后,让样品升温,当压针刺入样品深度为1mm2时的温度为维卡软化温度。3.复合材料试样的耐热试验聚合物材料一般受热会软化,从而影响材料的其他性能如机械性能、电绝缘性能等,进而引发产品的安全隐患。球压试验作为电工产品的非金属材料的耐热试验,用于评估电工产品及其零部件的固体绝缘材料(不包括陶瓷)的耐热性能。试验过程是用一个20N±0.2N的负荷通过半径2.5mm的钢球压在厚度不小于3mm的平面样品表面,在试验温度下保持1h,冷却后测量压痕的尺寸。通过压痕尺寸大小来评估样品在试验温度下的耐热软化情况。规定压痕最大尺寸不超过2.0mm为合格。具体标准为GB/T5169.21。四、抗燃油试验的性能1.热试验的结果是燃烧丝温度灼热丝试验就是利用模拟技术评定灼热元件或过载电阻之类的热源在短时间内造成热应力影响的着火危险性。试验的灼热丝是一个规定的电阻丝环,用电加热到规定的温度,使灼热丝的顶端接触样品达到规定的一段时间(30s),然后离开,观察和测量样品的燃烧情况,灼热丝离开后30s内样品不再燃烧则判定为通过该温度的灼热丝试验。灼热丝可燃性指数是指材料能通过灼热丝试验的最高温度。例如某材料灼热丝可燃性指数检测结果为GWFI:900/2.0,则表示该材料厚度不小于2.0mm时,灼热丝试验能通过的最高温度是900℃。灼热丝起燃温度是指比连续三次试验均不会引起规定厚度的试验样品起燃(持续时间超过5s)的灼热丝最高温度高25K(900℃～960℃之间高30K)的温度,它描述的是材料在规定厚度下灼热丝试验中燃烧持续时间不超过5s的最高温度等级。2.试验方法和样品分为水平燃烧和垂直燃烧。水平燃烧试验用矩形条状试验样品的一端,使样品呈水平状态,自由端则与规定的试验火焰接触。用测量线性燃烧率的方法评定水平放置的条状样品的燃烧特性。水平燃烧的等级分为HB40、HB和HB75。具体标准GB/T5169.16。垂直燃烧试验用矩形条状试验样品的一端,使样品呈垂直状态,自由端则与规定的试验火焰接触。用测量余焰和余灼时间、火焰微粒的燃烧程度和滴落程度的方法评定垂直放置的样品的燃烧特性。垂直燃烧试验的样品与水平燃烧的样品尺寸一样,但试验要进行两组。其中一组试验的样品只进行常态处理(23±2℃、湿度50±5%,处理至少48h),另一组样品在70±2℃的条件下老化168±2h。依据试验结果将燃烧等级分为V-0、V-1、V-2或不能用垂直燃烧法进行分级,具体判定依据参照GB/T5139.16。3.燃烧性能测试GB/T5169.5中的针焰试验如下:试验用内径0.5mm的针产生的12mm高的火焰施加在试验样品表面,记录样品燃烧以及滴落物情况。移去针焰后样品及铺底层的余焰或余灼时间小于30s(包括未起燃)为合格。UL746C标准的试验装置与GB/T5169.5针焰试验一致,用测试火焰作用于器具30s,隔1min后再作用30s后,材料的燃烧时间应不超过1min。如试样完全被消耗掉,则测试失败。4.hwi-plc试验试验依据标准为IEC60695-2-20。该试验是用电热丝圈作为引燃火源来测量材料的引燃时间。热丝为长250mm、直径0.5mm的镍/铬(80/20)丝,通过专用的卷绕设备使热丝按规定的形状绕在样品上五圈。在电丝上施加电压使一定的电流通过热丝而使热丝发热,观察材料是否被点燃的时间。根据点燃时间划分等级为HWI-PLC:M、0、1、2、3、4、5。例如某样品测试结果为“IEC60695-2-20:HWI:2/3.0”,表示依据IEC60695-2-20测试样品在厚度为3.0mm时的热丝引燃指数(HWI)为2级(具体级别分类参考标准)。5.试验方法有较大电流存在的电路发生断路时会在断路的两个电极间产生电弧,可能会引燃周围绝缘材料。该试验评估材料受到电弧作用时的引燃性能,依据标准GB4943(IEC60950)附录A3。试验用两个电极接触并置于样品表面,电极短路时电流为33A,其中一个电极固定,另一个电极可移动。试验时,通过可移动电极的周期性往返运动不断与另一电极进行接触、分离,不断短路、断开,产生电弧。通过控制电极移动速度控制产生约40次电弧/min,记录材料在经受电弧起燃的次数,或者已经经受了200次的电弧而未起燃。如检测结果为“HAI:100/2.0”,表示样品厚度2.0mm时,经过100次电弧,样品起燃。五、加工产品的性能1.熔体流动性测试熔体流动速率,通常作为热塑性树脂质量控制和热塑性塑料成型工艺条件的参数。它是热塑性树脂或塑料在规定温度和恒定负荷下,熔体在一定时间内流过标准毛细管的量。可以用两种方法表示,一种是以10min时间熔体流过标准毛细管的质量为量度,称为熔体质量流动速率,以符号MFR表示,单位为g/10min;另一种是以10min时间熔体流过标准毛细管的体积为量度,称为熔体体积流动速率,以符号MVR表示,单位为ml/10min。通常使用第一种溶体流动速率MFR表示法。熔体流动速率是用以区别各种热塑性塑料在熔融状态时的流动性。对同一种树脂,可以用MFR来比较其分子量的大小,以作为生产质量的控制。材料的熔体流动速率依据标准GB/T3682-2000来进行测试。试验时,将料桶加热到需要的温度(所测材料的加工温度),恒温后加入所测材料,待材料也恒温后,通过活塞给恒温的材料施加一定的负荷(可在几个标称负荷中选择),这时熔融的材料在负荷作用下从料桶底部流出,通过测定一定时间段流出的物料质量或体积,可测得材料的熔体流动速率。例如测试结果为“MFR(200,2.16)”:10,则表示该材料在200℃,2.16kg的负荷下测得的熔体质量流动速率为10g/10min。2.模塑收缩率测定塑料加工时在模具中受热受压,冷却成型后会产生一定的变形收缩。模塑收缩率就是表征这种变形收缩的程度。试验依据GB/T17037.4-2003标准来进行,通过标准60mm×60mm×2mm的标准模具尺寸和成型后的样品尺寸比较,得出模塑收缩率。六、非金属材料检测评价标准耐老化试验包括很多种,通常通过老化前后样品某一性能的变化和比较来说明样品该性能的耐老化性,老化性试验通常包括:热老化试验,依据标准GB/T7141进行,通过长期的热处理后样品某一性能的变化和比较来考核材料的耐热老化性能;温湿度试验,依据GB/T2423系列标准进行,主要考核材料的耐高温、低温、恒定湿热、交变湿热、盐雾等环境老化性;耐光老化,依据GB/T16422系列标准进行,通过人工模拟太阳光来对样品进行规定时间的光照处理,通过照射前后样品某一性能的变化和比较来考核材料的耐光老化性能;耐紫外灯老化,