第一届网络课程大赛 塑料性能测试 （谭寿再） 3.6 低温脆化温度试验.pptx

项目3 塑料热性能测试 主讲：谭寿再 主要内容 3.5 塑料低温脆化温度测试 基本概念 测试方法 测试试验仪结构、测试原理与维护 影响因素讨论 一、概念与原理 高分子的热运动与温度有关 温度降低，一方面使分子运动能力降低，当能量低至不足以克服运动单元进行一定运动所需的能量时，运动单元处于冻结状态，从而停止热运动；另一方面，降低温度，高聚物体积收缩，减小了分子间的自由空间，加大了分子运动的阻力。 脆化温度用于预测塑料材料的低温行为 当在温度低于塑料件的脆化温度时，材料的物理性能会发生变化，在很小的外力作用下就会发生断裂，使塑料失去其使用价值。 测试塑料脆化温度 在规定的试验条件下，将在夹具中呈悬臂梁固定的试样浸没于精确控温的传热介质中，以规定速度单次摆动冲头冲击试样，以50%试样破损时的温度表示脆化温度。 二、测试方法 塑料脆化温度测试标准：GB/T 5470-2008 1.测试设备 由脆化温度试验机，包括试样夹具、冲锤，恒温容器及一套能保证冲锤以恒定速度打击试样的机械装置组成。 冲锤刀刃半径为 1.6mm±0.1mm。 夹具下钳口圆弧半径为 4.0mm±0.1mm。 冲锤刀刃的外侧与夹具之间的间隙为2.0mm±0.1mm。 锤刀刃冲击点与夹具之间相距为 3.6mm±0.1mm。 冲击时和冲击后 5mm 范围内试验速度为200cm/s±20cm/s。 1.测试设备 图1 A型试验机冲头和夹具 图2 B型试验机冲头和夹具 冲头 冲头 试样 试样 1.测试设备 （1）冲击试验机分A型和B型 A型冲头行程至少达5.0mm；B型冲头行程至少达6.4mm。 （2）温度测试系统 应在要求范围校准且精确至±0.5℃，测温装置应尽可能靠近试样。 （3）导热介质 在试验温度下，能够保证流动性，并对试样没有影响的液体或气体都可以使用。传热介质的温度控制在试验温度的±0.5℃内。 对大多数塑料材料，乙醇和干冰的混合物都适用，此混合物可使温度降至-76℃，低于此温度则需要其他传热介质，如硅油、二氯二氟甲烷、液氮或空气浴槽。 （4）其他设备：箱体、搅拌器、量具、秒表。 2.试样要求 试样应按照相关的产品规定，推荐采用使用自动冲切机进行制备样片。 （1）A型试样 长度（20.00±0.25）mm；宽度（2.5 ±0.05）mm；厚度（2.00 ±0.10）mm。 （2）B型试样 长度（31.75±6.35）mm；宽度（6.35±0.51）mm；厚度（1.91 ±0.13）mm。 试样需要按有关规定或协商进行状态调节。没有规定时，可在标准环境中调节8h。 由于试样的脆性破坏具有统计特性，测试时难以选择到刚好50%破坏时的温度点，因此需要在10%-90%破损范围内至少选4个温度点，每个温度点至少测25个试样，进行统计分析求出50%破坏的温度。 试样数量最少要100个 3.测试步骤 预定一种材料的脆化温度时，推荐在预期能达到50%破损率的温度条件下进行试验。 若试样全部破损，则需要把浴槽调高10℃； 若试样全部不破损，则降低10℃，然后用新试样再进行测试。 在不同的温度点上测试，进行统计分析，找出t50 。 3.测试步骤 1. 准备浴槽，将仪器调至起始温度。 2. 将试样紧固在夹具内，并将夹具固定在试验机。 将夹具降至传热介质中，并恒温一定时间。 3. 若使用液体介质时，则需恒温（3±0.5）min；若 使用气体介质时，则需恒温（20±0.5）min，然后 记录温度并启动试验机冲锤，冲击试样。 4. 将夹具从试验仪器中移开，并把每个试样都从夹具 中取出，逐个检查试样确定是否已破损。记录试样破 损数目和试验温度。 5. 以2℃或5℃的温度增量升高或降低浴槽温度，重复 上述步骤，直到测出没有试样破损时的最低温度和试 样全部破损时的最高温度。每次试验都用新试样。 4.结果表示 低温脆化温度 可由计算法或图解法得出。 （1）计算法：用每一个试验温度下的试样破坏数目计算破坏百分率，然后按下式求脆化温度。 ——脆化温度，℃ ——全部试样破坏的最高温度（应使用正确的代数符号），℃ ——均匀升温的增量，℃ ——每个试验温度点试样破坏百分数的总和（包括从不破坏的温度到全破坏温度的破坏百分数的总和） 4.结果表示 （2）图解法 在概率坐标纸上以每个试验温度点的温度与对应的破坏百分率（损坏率）作图，并通过各点划一条最佳直线，取50%破坏概率与直线相交点作为脆化温度（不包括0%和100%破损时的温度点）。 三、影响因素 （1）试样的影响 试样的尺寸与制备都对试验结果有很大的影响。 试样尺寸：较厚试样，测得脆化温度偏高 制备方法：模塑条件；冷却、退火处理等影响极大 试样表面不光滑、划痕都影响测试结果。 因此，必须按要求的条件制备试样，制备试