塑料測試技術

第1章 塑料測試基礎知識1
1.1塑料及其性能特點1
1.2塑料基本測試方法2
1.3試驗條件2
1.3.1溫度2
1.3.2濕度3
1.3.3試樣的預處理及試驗標準環(huán)境3
1.4試樣及其制備4
1.4.1熱塑性塑料注塑試樣的制備4
1.4.2熱塑性塑料注塑試樣——小方試片的制備8
1.4.3熱塑性塑料壓塑試樣的制備10
1.4.4熱固性塑料的壓制成型試樣制備11
1.4.5機械加工方法制備試樣12
1.5數(shù)據(jù)處理及誤差分析13
1.5.1數(shù)據(jù)處理13
1.5.2誤差分析15
參考文獻16

第2章 基本物理性能測試18
2.1密度18
2.1.1浸漬法18
2.1.2液體比重瓶法19
2.1.3滴定法20
2.2吸水性21
2.2.1試驗原理21
2.2.2試驗方法21
2.2.3試樣及儀器21
2.2.4試驗步驟22
2.2.5結果處理23
2.2.6影響因素23
2.3收縮率23
2.3.1定義24
2.3.2設備24
2.3.3試驗步驟25
2.3.4結果處理26
2.4透氣性和透濕性27
2.4.1透氣性測定27
2.4.2透濕性測定29
2.5分子量32
2.5.1術語和定義32
2.5.2參照物質(zhì)33
2.5.3原理33
2.5.4儀器33
2.5.5試驗步驟34
2.5.6結果處理35
參考文獻35

第3章 力學性能36
3.1拉伸性能36
3.1.1測試原理36
3.1.2試驗儀器36
3.1.3試樣要求37
3.1.4狀態(tài)調(diào)節(jié)及試驗環(huán)境42
3.1.5操作要點42
3.1.6結果表示42
3.1.7影響因素43
3.1.8塑料制品拉伸性能試驗方法44
3.2沖擊性能44
3.2.1簡支梁沖擊試驗45
3.2.2懸臂梁沖擊試驗47
3.2.3拉伸沖擊試驗51
3.2.4塑料制品沖擊性能試驗方法54
3.3壓縮性能54
3.3.1測試原理54
3.3.2試驗儀器54
3.3.3試樣要求55
3.3.4狀態(tài)調(diào)節(jié)及試驗環(huán)境56
3.3.5操作要點56
3.3.6結果表示57
3.3.7影響因素57
3.3.8塑料制品壓縮性能試驗方法58
3.4彎曲性能58
3.4.1測試原理58
3.4.2試驗儀器58
3.4.3試樣要求59
3.4.4狀態(tài)調(diào)節(jié)及試驗環(huán)境60
3.4.5操作要點60
3.4.6結果表示60
3.4.7影響因素61
3.5硬度測試62
3.5.1邵氏硬度試驗方法62
3.5.2球壓痕硬度試驗方法65
3.5.3洛氏硬度試驗方法67
3.6剪切性能69
3.6.1穿孔剪切試驗70
3.6.2層間剪切試驗72
3.6.3沖壓式剪切試驗74
3.7疲勞性能77
3.7.1測試原理77
3.7.2試驗儀器77
3.7.3試樣要求77
3.7.4狀態(tài)調(diào)節(jié)及試驗環(huán)境78
3.7.5操作要點78
3.7.6結果表示79
3.8耐撕裂性能79
3.8.1褲形撕裂法79
3.8.2埃萊門多夫（Elmendor）法81
3.8.3直角撕裂性能83
3.9摩擦和磨損性能85
3.9.1摩擦系數(shù)85
3.9.2滑動摩擦磨損88
3.9.3滾動磨損90
參考文獻91

第4章 熱性能92
4.1耐熱性92
4.1.1負荷熱變形溫度（HDT）92
4.1.2維卡軟化溫度95
4.1.3馬丁耐熱溫度98
4.1.4熱分解溫度102
4.1.5熱不穩(wěn)定指數(shù)（TII）105
4.1.6線膨脹系數(shù)106
4.2熱轉變108
4.2.1低溫脆化溫度109
4.2.2玻璃化轉變溫度112
4.2.3熔點118
4.3導熱性能123
4.3.1熱導率123
4.3.2熱擴散系數(shù)130
參考文獻133

第5章 流變性能134
5.1流變測量預備知識134
5.1.1黏彈性參數(shù)的基本概念134
5.1.2影響聚合物流變行為的因素136
5.2毛細管流變儀139
5.2.1恒速型壓力毛細管流變儀的結構140
5.2.2測量原理141
5.2.3測量方法144
5.2.4恒壓型壓力毛細管流變儀146
5.3轉矩流變儀148
5.3.1轉矩流變儀的結構和功能149
5.3.2測量原理151
5.3.3操作方法153
5.3.4在聚合物中的應用154
5.4旋轉流變儀154
5.4.1旋轉流變儀的類型和測量模式155
5.4.2同軸圓筒模式的測量原理158
5.4.3錐板模式測量原理160
5.4.4平行板模式測量原理163
5.4.5旋轉流變儀的測量方法166
參考文獻168

第6章 光學性能169
6.1透光率和霧度169
6.1.1定義169
6.1.2測試原理169
6.1.3試樣170
6.1.4測量方法170
6.1.5測試步驟172
6.1.6結果處理172
6.2黃色指數(shù)測定173
6.2.1定義173
6.2.2試樣174
6.2.3試驗條件174
6.2.4試驗儀器174
6.2.5試驗步驟174
6.2.6結果計算175
6.3折射率測定175
6.3.1定義175
6.3.2測試原理176
6.3.3測試儀器176
6.3.4測試步驟176
6.3.5影響因素177
6.4白度測定177
6.4.1定義177
6.4.2試樣177
6.4.3試驗儀器178
6.4.4試驗步驟179
6.4.5試驗結果179
6.5色澤測定179
6.5.1顏色180
6.5.2光澤度181
6.6熒光測定182
參考文獻183

第7章 燃燒性能185
7.1材料阻燃性能測試方法分類185
7.2材料點燃性和可燃性的測定186
7.2.1塑料極限氧指數(shù)的測定186
7.2.2塑料水平及垂直燃燒試驗193
7.2.3塑料點燃溫度的測定204
7.3材料火焰性能的測定206
7.3.1ASTM E84-18隧道法206
7.3.2加拿大CAN/ULC-S 102-10隧道法207
7.3.3ASTM E162-16輻射板法208
7.3.4ASTM E970-17法209
7.3.5DS/ISO5658-2：2006法210
7.3.6意大利UNI 9174：2010法211
7.3.7英國BS 476-6：1989+A1：2009法212
7.3.8英國BS 476-7：1997法213
7.3.9德國DIN 4102-14：1990法及荷蘭NEN 1775：1991法214
7.3.10EN ISO 9239-1：2010法及ISO 9239-2：2003法215
7.3.11直接點燃法測定燃燒速率215
7.4材料釋熱性的測定216
7.4.1概述216
7.4.2錐形量熱儀法216
7.4.3美國俄亥俄州立大學（OSU）量熱儀法220
7.5材料生煙性的測定221
7.5.1引論221
7.5.2光學法測定煙密度222
7.5.3NBS煙箱法223
7.5.4XP2煙箱法227
7.5.5光學法測定煙密度的其他方法228
7.6材料燃燒產(chǎn)物腐蝕性的測定229
7.6.1概述229
7.6.2測定方法230
7.7材料燃燒產(chǎn)物毒性的測定231
7.7.1測定方法231
7.7.2美國匹茲堡大學生物試驗法233
7.7.3德國DIN 53436-3：1989生物試驗法234
7.7.4日本JGBR生物試驗法234
7.7.5中國HB 7066—1994《民機機艙內(nèi)部非金屬材料燃燒產(chǎn)生毒性氣體的測定方法》化學分析法235
7.7.6HB 7068.4—1994化學分析法238
參考文獻240

第8章 塑料老化和耐化學性能243
8.1塑料老化概述243
8.1.1塑料老化的特征243
8.1.2塑料老化的機理244
8.1.3影響塑料老化的因素246
8.1.4塑料老化性能的測試原理和方法249
8.2自然日光氣候老化試驗250
8.2.1自然日光氣候老化試驗250
8.2.2海水暴露試驗253
8.2.3土壤現(xiàn)場埋設試驗254
8.3熱老化試驗255
8.3.1常壓法熱老化試驗255
8.3.2高壓氧和高壓空氣熱老化試驗258
8.3.3恒定濕熱條件的暴露試驗260
8.4人工氣候老化試驗263
8.4.1氙弧燈光源暴露試驗方法264
8.4.2熒光紫外燈光源暴露試驗方法268
8.4.3開放式碳弧燈光源暴露試驗方法271
8.4.4其他方法的簡介273
8.5塑料在玻璃下日光、自然氣候或?qū)嶒炇夜庠幢┞逗箢伾托阅茏兓臏y定275
8.5.1顏色或其他外觀變化的測定276
8.5.2力學性能或其他性能變化的測定277
8.6塑料耐液體化學試劑性能的測定277
8.7塑料暴露于濕熱、水噴霧和鹽霧中影響的測定279
8.8塑料防霉性能試驗280
8.8.1測試原理280
8.8.2測試設備281
8.8.3試樣281
8.8.4測試步驟281
8.8.5結果表示282
8.9塑料抗藻性能試驗282
8.9.1測試原理282
8.9.2測試設備282
8.9.3試樣283
8.9.4測試步驟283
8.9.5結果表示283
參考文獻283

第9章 塑料的光降解和生物降解性能285
9.1塑料的光降解及其測試285
9.1.1塑料光降解的定義285
9.1.2塑料光降解過程286
9.1.3光降解聚合物的設計方法288
9.1.4光降解塑料的試驗評價及分析方法289
9.1.5光降解影響因素291
9.1.6正確認識光降解塑料291
9.2塑料的生物降解及其測試292
9.2.1生物降解過程292
9.2.2生物降解機理293
9.2.3塑料生物降解試驗295
9.2.4影響塑料生物降解的因素302
9.2.5可生物降解聚合物的設計與制備304
9.3塑料生物基含量測定方法305
9.3.1研究生物基含量測定方法的意義305
9.3.2測試原理305
9.3.3生物基含量測定方法306
參考文獻307

第10章 電性能309
10.1靜電309
10.1.1聚合物靜電起電機理310
10.1.2測試方法310
10.2電阻率313
10.2.1定義313
10.2.2測試原理314
10.2.3測試方法315
10.2.4試樣、儀器及測試環(huán)境316
10.2.5測試步驟317
10.2.6結果處理318
10.2.7直流四探針法318
10.3電擊穿及介電強度322
10.3.1定義323
10.3.2測試方法324
10.3.3試樣、儀器及測試環(huán)境324
10.3.4測試步驟325
10.3.5影響因素326
10.4介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切327
10.4.1定義327
10.4.2測試原理328
10.4.3測試方法332
10.4.4試樣、電極、測試儀器及測試環(huán)境332
10.4.5影響因素334
10.5耐電弧性335
10.5.1定義335
10.5.2測試原理335
10.5.3測試方法335
10.5.4試樣、電極及測試儀器337
10.5.5結果339
10.5.6報告339
10.6電磁屏蔽效能339
10.6.1定義339
10.6.2測試方法340
10.6.3報告351
參考文獻351

第11章 結構測試352
11.1取向度352
11.1.1取向度定義352
11.1.2雙折射法表征纖維的取向度353
11.1.3聲速法354
11.1.4紅外二色法354
11.1.5廣角X射線衍射法355
11.2結晶度356
11.2.1結晶度定義356
11.2.2密度法356
11.2.3廣角X射線衍射法358
11.2.4差示掃描量熱法359
11.2.5紅外光譜法360
11.2.6各種測結晶度方法的對比361
11.2.7研究材料結晶度的意義361
11.3接枝率362
11.3.1化學滴定法362
11.3.2傅里葉紅外光譜法（FTIR）362
11.3.3核磁共振光譜法（NMR）362
11.3.4X射線衍射法（XRD）363
11.3.5元素分析法363
11.3.6X射線光電子能譜（ESCA）363
11.3.7不飽和度分析法363
11.4交聯(lián)度363
11.4.1溶脹平衡法測定交聯(lián)聚合物的交聯(lián)度363
11.4.2動態(tài)熱機械分析（DMA）定量表征聚合物交聯(lián)度364
11.4.3玻璃化轉變溫度定量表征365
11.4.4普通回流法365
11.4.5索氏回流法366
11.5支鏈長度366
參考文獻367

第12章 形態(tài)及表面分析368
12.1偏光顯微鏡368
12.1.1構造368
12.1.2偏光顯微鏡的操作369
12.1.3用偏光顯微鏡觀察聚合物球晶及其生長過程371
12.2掃描電子顯微鏡及能譜372
12.2.1SEM的結構372
12.2.2SEM用聚合物試樣的制備技術373
12.2.3SEM的操作373
12.2.4能譜儀的操作375
12.2.5SEM的應用376
12.3透射電子顯微鏡378
12.3.1TEM試樣的制備技術379
12.3.2TEM的操作注意事項382
12.3.3選區(qū)電子衍射（SADF）模式操作方法及標定383
12.3.4TEM的應用384
12.4掃描探針顯微鏡386
12.4.1SPM的圖像處理387
12.4.2SPM的應用388
12.5X射線光電子能譜388
12.5.1XPS能譜分析實驗方法389
12.5.2XPS譜圖的解析391
12.5.3XPS的應用392
12.6接觸角393
12.6.1常用接觸角測量方法394
12.6.2特殊固體材料接觸角測量398
12.6.3接觸角測量儀的基本操作399
12.6.4接觸角對玻璃纖維/樹脂體系的應用401
12.7表面粗糙度403
12.7.1表面粗糙度輪廓參數(shù)的檢測403
12.7.2粗糙度儀的基本操作405
參考文獻406