（高清版）GBT 43084.2-2023 塑料 含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料 第2部分：试样制备和性能测定

第2部分：试样制备和性能测定2023-09-07发布前言 I Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 4试样制备 5状态调节和试验条件 6性能测定 2附录A(规范性)标准相对密度的测定 5附录B(规范性)粒径和粒径分布的测定 附录C(规范性)聚四氟乙烯树脂(PTFE)拉伸应力和断裂应变试样的制备 附录D(规范性)聚四氟乙烯分散液中固含量和表面活性剂质量分数的测定 附录E(规范性)聚四氟乙烯分散液黏度的测定 附录F(规范性)可熔融加工含氟聚合物拉伸应力和断裂应变试样的制备 附录G(规范性)可熔融加工含氟聚合物含水率的测定 附录H(规范性)可熔融加工含氟聚合物分散液固含量及表面活性剂质量百分数的测定 参考文献 1本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定——第1部分：命名系统和分类基础；本文件参考ISO20568-2:2017《塑料含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料第2部分：试样制备请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国石油和化学工业联合会提出。本文件由全国塑料标准化技术委员会(SAC/TC15)归口。本文件起草单位：山东华夏神舟新材料有限公司、上海华谊三爱富新材料有限公司、中蓝晨光成都检测技术有限公司、浙江环龙新材料科技有限公司、扬州辰冠新材料有限公司、鲁西化工集团股份有限材料有限公司、惠州市拉图摄影器材有限公司、金华永和氟化工有限公司、浙江孚诺林化工新材料有限赛诺新材料有限公司、江门市瑞祥复合材料研究院有限公司、青岛海诺瓦型材制造有限公司。Ⅱ我国现有与含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料相关的标准发布时间多在1997年，均为产品标准，缺少含氟聚合物的命名系统和分类基础标准。其中的部分规范性引用文件已经修改变动。为了含氟聚合物产业的健康发展、更好地推广应用和国内外贸易和技术交流，亟需整合现有各类标准中行业企挤出材料命名和分类的国家标准。在研究了国内外塑料-含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料的国家标准和行业标准，对比分析了ISO20568:2017,GB/T43084旨在规范含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料的命名分类、性能的测定 第2部分：试样制备和性能测定。目的在于建立一套规范的试验制备和性能测定的标准方法两个部分相辅相成构成了含氟聚合物的完整标准体系。本文件的发布实施，可规范含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料的试样制备和性能测定，满足客户1第2部分：试样制备和性能测定警示——使用本文件的人员应熟悉正常的实验室操作规程。本文件的各部分并未能指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。本文件6.1和附录B中的警告指出了具体的危险。本文件规定了含氟聚合物分散体、模塑和挤塑材料的试样制备和性能测定方法。本文件适用于聚四氟乙烯(PTFE)和可熔融加工含氟聚合物的测定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T1033.1塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法GB/T1040.1塑料拉伸性能的测定第1部分：总则GB/T2035塑料术语及其定义GB/T2918塑料试样状态调节和试验的标准环境GB/T3682.1塑料热塑性塑料熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动速率(MVR)的测定第1部分：标准方法GB/T9724化学试剂pH值测定通则GB/T19077粒度分布激光衍射法GB/T19466.2塑料差示扫描量热法(DSC)第2部分：玻璃化转变温度的测定GB/T19466.3塑料差示扫描量热法(DSC)第3部分：熔融和结晶温度及热焓的测定GB/T22592水处理剂pH值测定方法通则GB/T43084.1—2023塑料含氟聚合物分散体、模塑和挤出材料第1部分：命名系统和分类基础HG/T2900聚四氟乙烯树脂体积密度试验方法ASTMD1430聚三氟氯乙烯(PCTFE)塑料的标准分类系统[StandardClassificationSystemforPolychlorotrifluoroethylene(PCTFE)Plastics]GB/T2035和GB/T43084.1—2023界定的术语和定义适用于本文件。4试样制备试样制备应按照本文件相关规定进行。25状态调节和试验条件测定相对密度、标准相对密度前需将试样按GB/T2918规定的在(23±2)℃标准环境下调节至少4h。其他测定不需要调节。PTFE的最低测定温度宜大于22℃。6性能测定警告——当加热到260℃以上时，PTFE树脂会产生少量的气体产物，有些气体是有害的。因相关性能按照表1的规定进行测定。表1性能和试验方法性能试验方法标准相对密度按照附录A规定的方法进行测定体积密度按照HG/T2900规定的方法进行测定粒径和粒径分布按照附录B规定的方法进行测定拉伸应力和断裂应变试样制备按照附录C的规定进行。测定按照GB/T1040.1的规定进行，其中试验拉伸速度为(100士10)mm/min相关性能按照表2的规定进行测定。表2性能和试验方法性能试验方法分散液中固含量和表面活性剂的质量百分数按照附录D规定的方法进行按照GB/T22592的规定进行，其中测定温度为(23±2)℃黏度按照附录E规定的方法进行6.2可熔融加工含氟聚合物6.2.1CPT,ECTFE,EFEP,ETFE,FEP,PFA,PVDF,PVF,VDF/CTFE,VDF/HFP,VDF/TFE,VDF/TFE/HFP相关性能按照表3的规定进行测定。3表3性能和试验方法性能试验方法熔峰温度按照GB/T19466.3的规定进行熔体质量流动速率(MFR)、熔体体积流动速率(MVR)根据GB/T3682.1的规定进行。其中：可熔融加工含氟聚合物熔体流动速率的试验条件见表4,容许负荷见表5拉伸应力和断裂应变试样制备按照附录F的规定进行。测定按照GB/T1040.1的规定进行，其中：拉伸速度为(50±5)mm/min;夹具夹持试样两段的长度相等，夹具间距为24mm相对密度按照GB/T1033.1中浸渍法规定进行。试样按照附录F制备的试片冲切而成，其尺寸为38mm×25mm含水率按照附录G的规定进行表4熔体流动速率测定的试验方法可熔融加工含氟聚合物测试温度(括号中的标记)负荷*(括号中的标记)孔径孔长度℃mmmmFEP2.16或5.0(C或E)2.095±0.0058.000±0.025PFA2.095±0.0058.000±0.025ETFE297(2)2.095±0.005或8.000±0.025或6.070±0.025EFEP265(4)2.095±0.0058.000±0.025PVDF230(5)2.16或5.0(C或E)2.095±0.0058.000±0.025VDF/CTFE230(5)2.16或5.0(C或E)2.095±0.0058.000±0.025VDF/HFP230(5)2.16或5.0(C或E)2.095±0.0058.000±0.025VDF/TFE297(2)2.095±0.0058.000±0.025VDF/TFE/HFP265(4)2.095±0.0058.000±0.025PCTFE280(6)265(4)12.5或21.6或31.6(G或H或I)2.095±0.0058.000±0.025297(2)2.095±0.0058.000±0.025ECTFE275(3)2.16或5.0(C或E)2.095±0.0058.000±0.025宜使用此表中的负荷。需要时，可从表5中选择不同的负荷。按照GB/T3682.1的规定进行测定，其中熔体流动速率宜>0.1g/10min。为满足GB/T3682.1中特殊过程的要求，可控制熔体流动速率≤100g/10min。4表5熔体流动速率测定的容许负荷单位为千克负荷0.325(A)3.8(D)5.0(E)21.6(H)2.16(C)31.6(I)注：括号内代码代表不同负荷。按照ASTMD1430的规定进行。按照GB/T19466.2的规定进行。相关性能按照表6的规定进行测定。表6性能和试验方法性能试验方法固含量及表面活性剂质量百分数按照附录H的规定进行按照GB/T9724的规定进行5(规范性)标准相对密度的测定A.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：b)液压机；c)烧结炉。A.2试样制备试样制备过程如下。a)预成型前，测试用树脂的称量和压制应在(23±2)℃的恒温环境下进行。b)称取通过孔径0.9mm(20目)金属筛的聚四氟乙烯树脂(12.0±0.1)g,倒入圆筒形模具的模腔内(活塞和模具内壁之间的间隙应确保压缩过程中残留空气的逸出),合模后将模具放在液压机中逐步加压至压力规定值[其中：PTFE模塑材料压力规定值为(34.5±0.5)MPa,PTFE挤塑材料压力规定值为(13.8±0.5)MPa],保压2min。卸压，从模腔中取出预制品，修光毛边、擦净。将预制品放在适当的盘中，送入具有强制热风循环、旋转工作盘的烧结炉升温，按照表A.1烧结条件烧结(烧结温度不应高于400℃)。表A.1试样烧结条件条件参数初始温度/℃升温速率/(℃/h)第一保温温度/℃380±6第一保温时间/min30～32冷却至294℃的冷却速率/(℃/h)60±5第二保温温度/℃294±6第二保温时间/min24.0～24.5冷却至室温的时间/min6(规范性)粒径和粒径分布的测定警告政府机构和工业界正在对四氟乙烯的致癌作用进行调查。根据适用的健康和安全标准建立保护措施，避免皮肤接触并且提供蒸汽通风。有关所需安全措施的更多信息，应查阅供应商的B.1湿筛分析法B.1.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器。a)天平：精度为0.1g。b)标准筛：直径为203mm,孔径分别为1400μm、1000μm、710μm、500μm、355μm、250μm、180μm,也可使用其他提供同等结果的筛网。e)筛分和溶剂喷雾装置：宜使用带有再循环喷雾液设备的装置，如图B.1所示。设备应放置在通风橱或足够通风的地方。f)喷雾液：四氯乙烯或其他替代液20L。7标引序号说明：单位为毫米1——便携式多功能淋浴头；2——叠层筛；3——栅栏；4——支撑；5——直径13mm排水管；6——20L碳酸钾；7——四氯乙烯(或替代溶剂);·在叠层的底部使用细筛子，以防止材料进入储罐中。8——13mm外径尺寸的玻璃管；9——能够在喷头处输送6L/min的离心泵；10——用于调节流量的夹钳；12——筛子；13——滤纸；14——桌面。图B.1湿筛分析装置B.1.2操作步骤操作步骤如下。a)称取试样(粒径小于100μm的试样称取10g,其他试样称取50g)(精确至0.1g)。调整喷雾液流量为(6±0.5)L/min。b)将试样放置在顶部筛上，用有机喷雾液喷淋(1±0.2)min。喷头高度与筛子顶端齐平，移动喷头作圆形喷淋，仔细破碎全部料团，并冲洗筛子边沿的树脂。c)取下最上端的筛子，放在通风橱内干燥。d)重复b)和c),直到全部筛子都经过喷淋。将所有筛子在90℃~130℃的烘箱干燥15min~30min,然后取出冷却到室温并将试样转移到滤纸上倒入烧杯内称量(精确至0.1g)。e)记录每一个筛子上树脂的质量。f)将滤网倒置在滤纸上并用喷雾液进行喷雾来清洁滤网。注意防止树脂进入喷雾液中。8GB/T43084.2—2023B.1.3结果计算与表示筛子上树脂的净百分数和累计百分数计算与表示如下。a)按照公式(B.1)计算各筛子上树脂的净百分数Y:Y=FXm……………(B.1)式中：F——试样的重量，单位为克(g),2个50g试样或者10个10g试样；m——Y筛上树脂的质量，单位为克(g)。b)按照公式(B.2)计算各筛子上树脂的累积百分数：………(B.2)式中：C,——各筛上树脂积累百分数，%;n——筛子数。c)在对数概率坐标纸上，绘出筛孔直径和累积百分数的对应点，通过这些点作一最佳直线(如图B.2所示),以累积百分数为50%所对应的粒径大小d50作为树脂的平均粒径；Y₂筛号图B.2累积百分数与筛孔直径关系9GB/T43084.2—2023B.2干筛分析法B.2.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：b)标准筛：直径为203mm,孔径为1400μm、1000μm、710μm、500μm、355μm、250μm、180μm,也可使用其他提供同等结果的筛网；c)电动振筛机；B.2.2操作步骤a)称取(50±0.1)g试样铝盘中，放入冰箱内冷却至10℃以下。b)称取各个筛子的质量(精确至0.1g),按照图B.2顺序自上而下排列。将经处理后的试样放在最上层筛子内震动(10±0.5)min。操作室露点温度应低于试样的温度，以便试验期间水不会凝结在试样上。称量每个筛子上残留的树脂的质量。B.2.3结果计算与表示筛子上树脂的净百分数和累计百分数计算与表示如下。a)按照公式(B.3)计算各筛子上树脂的净百分数Y:Y=2Xm………(B.3)Y——各筛子上树脂的净百分数，%;m——Y筛上树脂的质量，单位为克(g)。b)按照公式(B.4)计算各筛子上树脂的累积百分数：……………(B.4)C;——各筛上树脂积累百分数，%;n——筛子数。c)在对数概率坐标纸上，绘出筛孔直径和累积百分数的对应点，通过这些点作一最佳直线(如图B.2所示),以累积百分数为50%所对应的粒径大小d50作为树脂的平均粒径。B.3电阻变化测试仪(库尔特原理)法B.3.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：a)电感应颗粒计数器：带孔管，使大多数颗粒在其测量范围内(占孔管直径的2%～60%),仪器校准可使用粒径分布窄的标准乳胶通过计数-积累程序进行；c)磁力搅拌器；d)超声波槽。注：标准乳胶为悬浮在含有表面活性剂的燕馏水中的单个颗粒，建议使用苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。B.3.2.1制备浓度为0.2g/L～0.3g/L非离子表面活性剂溶液。制备方法为：在500mL浓度为1%的氯化钠或特殊盐的电解质溶液中加入4滴非离子表面活性，用孔径0.3μm的过滤器过滤后制得。注：非离子表面活性剂溶液使用TX-100或其他同等效果的物质。B.3.2.2称取粉末100mg(精确至0.01mg)至100mL烧杯中，加入40mL表面活性剂溶液。B.3.2.3用磁力搅拌器高速搅拌，使粉末无结团和全部稀释。为避免搅拌过程中粉末被研磨后粒径减小，可通过绘制平均粒径与搅拌速度和时间关系图来确定最佳操作条件。最典型的条件为：低速搅拌2min～3min后再在700r/min～750r/min下搅拌15min。B.3.2.4将烧杯放入超声波槽中，使槽内与烧杯内液位一致。在20kHz下运行4min获得均匀分散的含氟聚合物粉末悬浮液。注：选择合适的超声处理时间和频率，以避免温度上升对悬浮颗粒形态造成不良影响(如颗粒破裂)。浮液，放入装有200mL在B.3.2.1所述1%非离子表面活性剂溶液的圆底容器中测定。B.3.2.6重复B.3.2.1～B.3.2.5测定3次，校正读数。按照B.2.3的规定进行。B.4激光束光散射方法按照GB/T19077的规定进行。(规范性)聚四氟乙烯树脂(PTFE)拉伸应力和断裂应变试样的制备称取通过孔径0.9mm(20目)金属筛的聚四氟乙烯树脂(14.5±0.1)g,均匀地加入到内径为(76±0.2)mm的清洁模腔内，刮平、合模后，放入液压机的下平板上缓慢加压至规定压力[PTFE模塑材料压力规定值为(34.5±0.5)MPa,PTFE挤塑材料压力规定值为(13.8±0.5)MPa],保压3min后卸压，从模腔内取出预制品，修光毛边，擦净。将预制品放在平整的金属板上，然后送入具有强制热风循环、带旋转工作盘的烧结炉内，升温并按照表C.1烧结条件进行烧结。将烧结后的试样按照图C.1所示冲切拉伸，同一试样厚度偏差不大于士0.1mm,每组试样不少于5个。表C.1试样烧结条件条件参数初始温度/℃升温速率/(℃/h)第一保温温度/℃380±6第一保温时间/min30～32冷却至294℃的冷却速率/(℃/h)60±5第二保温温度/℃294±6第二保温时间/min24.0～24.5冷却至室温的时间/min单位为毫米GB/T43084.2—2023(规范性)聚四氟乙烯分散液中固含量和表面活性剂质量分数的测定D.1试样制备聚四氟乙烯(PTFE)分散液在静置时易沉降，在取样前应先搅拌使其均匀分散。搅拌方式可采用搅拌机以3r/min～4r/min的速度旋转5min,或光滑的搅拌棒搅拌3min～4min,或其他类型温和搅拌方式。D.2固含量和表面活性剂含量的测定D.2.1热失重法测定固含量和表面活性剂的质量分数PTFE分散液的固含量和表面活性剂含量可以通过连续蒸发水和表面活性剂来确定。表面活性剂含量是基于分散液中PTFE的质量，所有的百分比均以质量计。D.2.1.2仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：a)铝称量盘；b)烘箱；c)烧结炉；d)干燥器；e)天平，精度为0.1mg。D.2.1.3操作步骤在质量为m₁(精确至0.1mg)的铝称量盘中加入10gPTFE分散液试样，称量为m₂(精确至0.1mg)。将试样置于(110±5)℃的烘箱中干燥2.5h,取出置入干燥器中冷却至室温，称量为m₃(精确至0.1mg)。再将试样置于(380±10)℃的烧结炉中烧结(35±1)min,取出置于干燥器中冷却至室温，称量为m₄(精确至0.1mg)。D.2.1.4结果计算与表示对于完全挥发的表面活性剂，按照公式(D.1)和公式(D.2)计算：……………(D.1)…………(D.2)对于未完全挥发的表面活性剂，按照公式(D.3)和公式(D.4)计算：式中：o₁——分散液中PTFE固含量，%;o₂——表面活性剂的含量，%;k——表面活性剂非挥发性部分的质量除以表面活性剂挥发性部分的质量；m₂——铝称量盘和试样的质量，单位为克(g);m₃——烘干后铝称量盘和试样的质量，单位为克(g);m₄——烧结后铝称量盘和试样的质量，单位为克(g)。D.2.2比重计法测定聚四氟乙烯分散液固含量在温度为(23±1)℃时，将250mL左右聚四氟乙烯分散液慢慢倒人250mL量筒中，用测量范围为1.400～1.500(或1.500～1.600)、精度为0.001的液体比重计测定比重，根据表D.1比重与固含量的对比关系得到聚四乙烯分散液的固含量。表D.1比重与固含量的对应关系比重固含量/%1.484～1.4961.497～1.5071.508～1.5201.521～1.532(规范性)聚四氟乙烯分散液黏度的测定E.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：a)旋转式黏度计，测量范围：1mPa·s～6×10⁶mPa·s,测量精度±1%;b)恒温水浴，精度为士0.5℃。将试样缓慢倒入250mL的专用长颈烧杯中，通过恒温水浴调节试样温度为(25±1)℃,将旋转式黏度计的1#转子完全浸入试样中，在60r/min的转速下测定试样的黏度，稳定后读出黏度数值。以平行测定的两个试样的算术平均值作为试验结果，两者之差不大于0.5mPa·s。(规范性)可熔融加工含氟聚合物拉伸应力和断裂应变试样的制备采用图F.1所示的板框式模具，板框式模具材料为耐热模具钢，模板尺寸为170mm×170mm×H,模具外尺寸为170mm×170mm,模具内尺寸为120mm×120mm,其技术条件见表F.1。单位为毫米标引符号说明：D——模具厚度；H——模板高度。图F.1板框式模具示意图表F.1试片模具尺寸及试片制备条件可熔融加工含氯聚合物模板高度H模具厚度D树脂质量W₁模压温度时间模压压力时间模压压力时间mmmmg℃minMPaminMPaminPVDF522±1230±555500FEP251±1330±10;360±102～412～4PFA251±1350±102～412～4ETFE255±1265±59～1110.5～1.52～3PCTFE251±1280±1053～53～58～10ECTFE255±1280±1053～53～58～10MFR>2g/10min的FEP树脂，模压温度宜为(330±10)℃;MFR≤2.0g/10min的FEP树脂，模压温度宜为称取质量为W₁的树脂，放入板框式模具内。在模板和树脂间铺垫一层厚度约0.07mm的退火铝箔(表面涂覆羟基硅油),将模具放在已加热至温度为T₁的液压机下平板上，将液压机上平板下降至与模具接触，不加压保持时间t₁,然后施加压力P₁,保持时间tz,泄压，将模腔内的空气排出。然后，施加压力P₂,保持时间t₃。液压机平板温度始终保持T:温度(操作条件见表F.1)。PVDF模具取出后立即用冷水淬火，冷却1min后从模具中取出试片。其他氟聚合物模具取出后放入冷压机平板上，闭合上下平板，在2MPa～4MPa的压力下冷却至200℃。当模具冷却至50℃~试片制备过程中，液压机温度严格按照上述规定范围执行，防超温分解产生有毒气体。F.3试样制备试样由按图F.1制得的试片冲切而成，其尺寸如图F.2所示：单位为毫米图F.2拉伸试样尺寸GB/T43084.2—2023(规范性)可熔融加工含氟聚合物含水率的测定G.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：a)电热恒温真空干燥箱，真空度小于95.8kPa;G.2操作步骤在已恒重的带盖铝称量皿中称取35g～40g树脂产品(精确至0.0001g),将铝称量皿放入真空干燥箱中，在绝对压强为13.3kPa、温度(150±1)℃下干燥1.5h,从干燥箱中取出称量皿，盖上盖，放入干燥器至少冷却30min,再称量，计算树脂在干燥过程中的质量损失。注：对于熔点小于155℃的可熔融含氟聚合物，含水率操作步骤中干燥温度宜采用(110±1)℃,干燥时间2h。G.3结果计算与表示可熔融加工含氟聚合物含水率的计算与表示如下：a)含水率按公式(G.1)计算。………(G.1)X——含水率，%;m₂——称量皿和盖的质量，单位为克(g);b)以平行测定的两个试样的算术平均值作为试验结果，两者之差应不大于0.003%。GB/T43084.2—2023(规范性)可熔融加工含氟聚合物分散液固含量及表面活性剂质量百分数的测定H.1通则按照6.2.4的规定进行测试，其中铝盒底面积为4.5cm×4.5cm,烧结炉温度(320±2)℃。熔峰温度低于200℃的树脂的测试条件，可由供需双方协商确定。H.2可熔融加工含氟聚合物固含量及表面活性剂质量分数的测定H.2.1仪器和设备除实验室的通用仪器外还需包括以下仪器：a)铝盒；b)干燥器；c)烧结炉；d)烘箱，精度为士1℃。H.2.2操作步骤用已烘干至恒重的铝盒称取试样10g(精确至0.0001g)放于烘箱中，在(120±2)℃下烘干至恒重(约60min),取出放入干燥器中冷却至室温，称量，将称量后的铝盒放入恒温至(320±2)℃的烧结炉中至恒重(约60min),取出放入干燥器中至室温并称量。H.2.3结果