ISO 179-12026 塑料制品；夏比冲击性能的测定第1部分非仪器冲击试验标准立项发展报告

塑料制品夏比冲击性能的测定第1部分：非仪器冲击试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Plastics—DeterminationofCharpyimpactproperties—Part1:Non-instrumentedimpacttest摘要塑料材料的冲击性能测定是评价其韧性与抗断裂能力的关键技术手段，直接关系到塑料制品在汽车、航空航天、电子电器、建筑材料及日用消费品等领域的工程应用安全性。随着高分子材料改性技术的高速发展以及新型复合材料、生物基塑料的不断涌现，对冲击试验方法的标准化需求日益提高。本报告以国际标准化组织（ISO）发布的ISO179-1:2026《塑料制品夏比冲击性能的测定第1部分：非仪器冲击试验》为研究对象，系统阐述了该标准的技术背景、修订历程与主要技术变化，重点分析了标准中涉及的样条类型、状态调节、试验速度、摆锤能量选择及结果表达等核心技术内容。报告指出，ISO179-1:2026在继承前版标准框架的基础上，进一步细化了试验条件参数的允差范围，完善了低能量冲击条件下的试验有效性判据，并补充了对新型高分子材料的适用性说明。该标准的发布实施将进一步提升全球范围内塑料冲击性能测试结果的可比性与复现性，为材料研发、质量控制和国际贸易提供更加坚实的技术支撑。本报告还介绍了主要参与单位——德国标准化协会（DIN）所属材料试验标准委员会的专业贡献，并对该标准在智能制造与数字化转型背景下的未来发展方向进行了展望。关键词：塑料制品；夏比冲击试验；非仪器冲击；国际标准；ISO179；冲击强度；标准化Keywords:Plastics;Charpyimpacttest;Non-instrumentedimpact;InternationalStandard;ISO179;Impactstrength;Standardization1引言冲击载荷是工程材料在服役过程中最为严酷的载荷形式之一。材料在高速变形条件下所表现出的力学响应与其在准静态加载下的行为往往存在显著差异，这种差异源于材料内部粘弹性响应的时间依赖性以及裂纹萌生与扩展过程中的能量耗散机制。因此，准确评价材料在冲击载荷下的行为特性，对于材料筛选、产品设计、质量控制及失效分析均具有不可替代的意义。夏比冲击试验（Charpyimpacttest）作为最经典的冲击试验方法之一，其历史可追溯至20世纪初法国工程师GeorgesCharpy的开创性工作。该方法通过摆锤的势能转化来测定标准缺口样条在冲击加载下断裂所吸收的能量，以其设备结构简单、操作便捷、结果物理意义明确等优点，在金属材料领域率先得到广泛应用。20世纪后半叶，随着塑料材料在工程结构中的应用日益扩大，冲击试验方法被系统引入高分子材料领域，ISO179系列标准由此应运而生。自ISO179-1:2010发布以来，全球塑料工业经历了深刻的技术变革。一方面，高性能工程塑料、长纤维增强热塑性复合材料、生物可降解材料等新型体系不断涌现，这些材料在冲击断裂行为上表现出与通用塑料不同的特征，对试验方法提出了新的适用性要求；另一方面，实验室间比对试验和测量不确定度研究的深入开展，使得业界对冲击试验结果离散性的来源有了更深入的认知，从而推动了试验条件控制精度的持续提升。在此背景下，国际标准化组织ISO/TC61（塑料技术委员会）SC2（力学性能分技术委员会）启动了ISO179-1的修订工作。值得强调的是，在中国标准化研究院和全国塑料标准化技术委员会（SAC/TC48）的组织推动下，中国持续跟踪并深度参与了ISO179系列的制修订工作。与此同时，国内对应的GB/T1043.1标准亦同步进入修订周期，以确保与国际标准的同步更新和技术协调。本报告旨在系统梳理ISO179-1:2026标准的技术内容与发展脉络，为行业内相关技术人员和质量管理人员提供全面的参考。2标准基本信息与发布机构2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO179-1:2026||标准名称|塑料制品夏比冲击性能的测定第1部分：非仪器冲击试验||英文名称|Plastics—DeterminationofCharpyimpactproperties—Part1:Non-instrumentedimpacttest||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||技术委员会|ISO/TC61/SC2（塑料—力学性能分技术委员会）||分类号|塑料综合||发布日期|2026年3月13日||国别|国际组织||语言|英语|2.2发布机构概况国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）成立于1947年，总部位于瑞士日内瓦，是全球最大的非政府性国际标准制定机构。截至目前，ISO汇集了来自165个国家的国家标准机构成员，其制定的国际标准覆盖了从传统制造业到信息技术的几乎所有技术领域。截至2025年底，ISO已发布超过25000项国际标准，在全球贸易、技术交流和产业升级中发挥着基础性支撑作用。ISO179-1:2026由ISO/TC61（塑料技术委员会）下属的SC2（力学性能分技术委员会）负责制定。ISO/TC61成立于1948年，是ISO中历史最为悠久且最为活跃的技术委员会之一，其工作范围涵盖塑料原料、塑料制品的术语、分类、取样方法和性能测试方法等各个方面。SC2分技术委员会专门负责塑料力学性能测试方法标准的制修订工作，其秘书处长期由日本工业标准调查会（JIS）承担，主席国与秘书处国共同协调各参与国家的意见。ISO标准的制定遵循严格的一致性协商原则。一项国际标准的修订通常经历以下几个阶段：新工作项目提案（NP）、工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）、最终国际标准草案（FDIS）及正式发布（IS）。ISO179-1:2026从启动修订到最终发布历时约四年，其间广泛征求了来自全球各成员体、工业界、学术界及相关利益方的大量意见反馈。3标准发展历程与技术背景3.1ISO179系列标准的演进脉络ISO179系列标准的发展脉络清晰反映了塑料冲击试验方法从单一化走向系统化、精细化的演进趋势。该系列标准的第一版发布于1975年，其后经历了多次技术修订和结构重组。1993年的版本首次将ISO179划分为两个部分，即第1部分“非仪器冲击试验”和第2部分“仪器冲击试验”，从而明确了两种不同技术路径的适用场景：非仪器冲击试验侧重于以摆锤能量损失原理为基础的常规质量控制和材料比较，而仪器冲击试验则能够进一步记录冲击过程中的载荷-时间或载荷-位移曲线，从而获取裂纹萌生和裂纹扩展的分离信息。1997年，ISO179-1进行了第二次修订，对样条类型、试验条件和结果表达方式进行了系统调整。2010年发布的第三版ISO179-1:2010则进一步引入了测量不确定度的评估要求，并对摆锤的能量校准方法进行了细化规定。中国在2008年等同采用了ISO179-1:2000，制定了GB/T1043.1-2008，随后在2018年跟踪采用了ISO179-1:2010版，形成了现行有效的GB/T1043.1-2018。本次发布的ISO179-1:2026为该标准的第四版，也是ISO/TC61/SC2在“十三五”至“十四五”期间完成的重点修订项目之一。3.2修订的主要驱动力本次修订主要受以下因素驱动：第一，塑料材料体系的多元化发展。近年来，高性能热塑性复合材料、热塑性弹性体、超高分子量聚乙烯、生物基及可降解塑料等新型材料在工业中的应用快速增长。这些材料在夏比冲击试验中可能表现出不同于传统热塑性塑料的断裂特征，如不完全断裂、延迟断裂、多层撕裂等，原有标准对这些情形的结果判定和表达方式的指导不够充分。第二，试验条件控制精度的提升需求。国际实验室间比对试验（round-robintest）结果表明，不同实验室之间夏比冲击强度的测试结果离散性仍然较大。对试验条件允差范围的适度收紧和更明确的控制要求，是提高数据可比性的有效手段。第三，与相关标准的协调需求。随着ISO180（悬臂梁冲击试验）、ISO7765-2（仪器化落锤冲击试验）等相关标准相继修订，ISO179-1在术语定义、状态调节条件、结果表达方式等方面需要与这些标准保持一致性，以方便用户在不同冲击试验方法之间进行数据对比。4标准关键技术内容分析4.1适用范围与基本原理ISO179-1:2026规定了塑料制品在指定条件下测定夏比冲击强度的方法，适用于模塑和挤塑材料以及由这些材料制备的制品。标准明确说明，该方法可用于以下目的：（1）表征材料在规定的制备和状态调节条件下的冲击行为；（2）对材料的质量控制和质量保证提供依据；（3）为材料在特定应用中的适用性筛选提供参考数据。需要特别指出的是，标准在范围部分明确指出，所测得的冲击强度值仅在试验条件完全一致的样品之间具有可比性。换言之，不同配方、不同加工工艺或不同厚度条件下获得的夏比冲击强度数据不能直接进行绝对值的比较，这一说明对于防止数据误用具有重要的指导意义。夏比冲击试验的基本原理基于摆锤能量守恒：将质量为m的摆锤提升至预定的初始高度，使其具有初始势能，释放后摆锤沿弧线摆动并撞击水平放置的缺口样条，样条断裂后摆锤继续摆动至一定高度，通过摆动高度的差异计算样条断裂所吸收的能量。非仪器冲击试验的基本假设是摆锤动能足够大，使得样条在冲断过程中的速度损失可以忽略不计。4.2样条类型与制备要求标准沿用了基于ISO20753的样条类型规定，详细规定了三种缺口类型的加工方法和几何尺寸。标准明确了样条制备的两个主要途径：直接注塑成型和从板材机械加工。标准强调，由于加工方式对冲击强度测试结果可能产生显著影响，样条制备方法应在试验报告中明确注明。对于缺口的加工，标准规定了缺口底部半径的公差范围，并建议在加工后对缺口质量进行光学检验。对于缺口底部半径的测量，标准推荐使用光学投影仪或接触式轮廓仪，测量精度要求达到±0.01mm。值得关注的是，此次修订增加了对3D打印样条缺口加工方式的初步指导，反映了增材制造技术在塑料材料测试领域逐步渗透的行业趋势。4.3状态调节与试验环境状态调节条件对塑料冲击试验结果具有重要影响。标准规定，试验样条应根据ISO291在规定的温度和时间条件下进行状态调节，标准状态调节环境为23°C±2°C、相对湿度50%±10%。对于对湿度敏感性较高的材料（如聚酰胺、纤维素塑料等），标准建议在试验前将其存放在干燥器或密封包装中。对于需要在非室温条件下进行试验的场景（如低温冲击试验），标准要求将样条在指定温度的恒温浴或环境箱中保持足够时间以达温度平衡，并规定样条从调节环境取出至实际冲断的时间间隔不应超过规定值，以避免温度回升对试验结果产生显著影响。这在实际操作中是一项重要的质量控制措施。4.4摆锤能量与试验速度试验速度（即摆锤冲击瞬间的线速度）取决于摆锤的初始势能和摆动半径。ISO179-1:2026规定标准试验速度为2.9m/s，与ISO180（悬臂梁冲击试验）保持一致，以方便不同方法之间的数据对应。对于高韧性材料，若在标准速度下样条不能断裂，则允许使用较高的冲击能量或较高的试验速度，但试验速度不应超过3.8m/s。摆锤能量与样条断裂吸收能量之间应满足以下关系：摆锤的名义能量应大于样条断裂吸收能量的约10%，以确保试验结果的有效性。若断裂吸收能量低于摆锤名义能量的10%，则试验结果的有效性应受到质疑——这是因为在此条件下，能量损失的相对不确定度可能显著增大。此次修订对这一判据给出了更明确的量化指导。4.5缺口灵敏性与摆锤刀头半径夏比冲击试验根据摆锤刀头半径的不同分为两种几何构型：刀头半径2mm（对应缺口敏感型测试）和刀头半径8mm（对应低缺口敏感性测试）。两种构型的选择取决于材料的缺口敏感性特征和研究目的：2mm刀头产生更高的应力集中，适用于评价材料对缺口的固有敏感性；8mm刀头则对缺口根部的应力集中程度较低，结果可能与无缺口冲击强度具有更好的关联性。ISO179-1:2026保留了这一分类体系，并进一步说明两种刀头构型下获得的冲击强度数据不具有直接可比性，试验报告中必须明确标注所用的刀头半径。4.6结果计算与表达标准规定，夏比冲击强度以样条断裂吸收的能量除以样条原始横截面积来表示，单位为kJ/m²。对于缺口样条，横截面积为缺口下方的剩余宽度与样条厚度的乘积。标准分别定义了两种基本结果表达方式：仅记录样条完全断裂（completebreak）和铰链断裂（hingebreak）情况下计算得到的冲击强度，以及对于部分断裂（partialbreak）和非断裂（non-break）情况下的结果处理方式。对于部分断裂的情况，标准要求以“无断裂”（NB）标注，并记录实际吸收的能量值供参考。标准同时给出了断裂类型的判定流程图和示例，以帮助操作人员准确区分铰链断裂和部分断裂，这在实际测试中经常成为不同实验室之间数据判断分歧的来源。4.7测量不确定度与实验室间比对ISO179-1:2026进一步强化了测量不确定度的评估要求，建议实验室按照ISO5725系列标准和ISO/IEC指南98-3提供测量不确定度的评估报告。标准给出了一个基于大量实验室间比对数据所获得的典型不确定度参考值范围，为实验室在没有充分的历史数据积累时进行不确定度初步评估提供了参考依据。5主要参与单位介绍——德国标准化协会（DIN）材料试验标准委员会ISO179-1:2026的制修订工作凝聚了全球多个国家标准机构和行业专家的集体智慧。在众多参与单位中，德国标准化协会（DeutschesInstitutfürNormung,DIN）所属的材料试验标准委员会（NormenausschussMaterialprüfung,NMP）发挥了尤为关键的技术引领作用。DIN成立于1917年，是德国国家标准化机构，代表德国参与国际和欧洲标准化活动。DIN是一家注册非营利性组织，其会员涵盖工业企业、研究机构、技术监督机构及个人专家，是德国工业4.0战略和标准化战略的核心推动力量。截至2025年，DIN负责管理约3万项德国国家标准（DIN标准），并在ISO和欧洲标准化委员会（CEN）中承担着大量技术委员会的秘书处工作。在ISO/TC61/SC2框架下，DIN长期深度参与塑料力学性能测试方法相关标准的制修订工作。德国在塑料材料测试技术方面的深厚积淀可以追溯至20世纪初期的材料科学与工程传统。在本次ISO179-1的修订过程中，NMP下属的工作委员会组织德国国内来自巴斯夫（BASF）、科思创（Covestro）、朗盛（Lanxess）等大型化工企业，弗劳恩霍夫应用研究促进协会下设的结构耐久性与系统可靠性研究所（LBF），以及多所大学高分子材料研究所的专家学者，系统收集了德国国内在非仪器冲击试验方法使用中积累的技术问题和改进建议，形成了多份具有高度技术深度的修订提案。德国专家在以下关键技术议题上贡献了重要的技术数据和专业判断：（1）摆锤刀头几何尺寸对测试结果的影响规律及其允差范围的确定依据；（2）低能量冲击条件下试验结果有效性的统计判据；（3）新型高分子材料在冲击试验中表现出的特殊断裂行为及其结果表达方式；（4）实验室间比对试验方案的设计和数据分析。尤其在摆锤撞击过程的能量损失校正方法方面，德国专家提出的分析方法和实验验证数据为标准的修订提供了坚实的科学支撑。6标准的应用价值与行业影响6.1对中国塑料产业的意义ISO179-1:2026的发布对中国塑料产业具有重要的现实意义。中国是全球最大的塑料制品生产国和消费国，塑料制品产量占全球总产量的比重持续保持在30%以上。随着中国塑料产业从规模扩张向质量提升转型，对材