在探索塑膠材料的奇妙世界里,有一個不可或缺的工具,那就是物性表。它就像是一本詳盡的材料字典,記錄了各種塑膠原料的“個性特點”,幫助我們了解它們在不同條件下的表現,從而做出更合適的選擇。
什么是物性表?
物性表(TDS-Technical Data Sheet)是一份詳細描述產品或材料規格、性能和應用細節的文檔,相當于塑膠原料的“身份證”。它由生產商提供,詳細列出了原料的物理、化學和機械特性。通過物性表,我們可以快速了解塑膠原料的性能特點,從而幫助我們在加工和生產中選擇最合適的材料。就像挑選商品時看說明書一樣,物性表讓我們在眾多塑膠原料中輕松找到滿足需求的那一種。
物性表中有那些數據?
如果說物性表是塑膠原料的“身份證”,那么這張“身份證”上都有哪些數據呢?物性表中可有著不少關鍵信息呢。包含了各種材料的物理和化學性質數據,這些數據涵蓋了密度、粘度、表面張力、溶解度、臨界值、蒸氣壓、比熱容、熱導率、汽化熱和生成熱等具體指標。
物性測試標準
國際上較為常用的高分子物性測試標準有ASTM和ISO。由于不同測試標準的測試條件和測試樣條尺寸的不同,因此測試所得的數據不能相互對應。
ASTM屬于行業標準, 即美國材料與試驗協會(American Society for Testing and Materials),其標準全球通用,對保障產品質量、便利貿易以及助力技術創新極為關鍵。標準制定時,會做大量研究、測試,還有行業專家參與,所以標準既權威又實用。
ISO屬于國際標準, 即國際標準化組織(International Organization for Standardization),由各國標準化機構組成的全球性非政府組織。它致力于制定各種國際標準,以促進全球貿易、提高產品和服務質量、確保安全以及推動可持續發展。
物理性能
比重 ASTM D792
比重是指在23℃時的質的密度(質量/體積)和23℃時無氣泡蒸餾水的密度的比值。通過用0.9975乘以比重,比重便能轉換為密度。密度是材料單位體積的重量,通常用g/cm3。
注塑過程中,可把零件的重量變換為密度,用于檢查每模成型產品的質量,或者評估制品注塑過程模與模之間的均勻性。零件重量可以用作質量和過程控制的檢測點。
兩個程序來測定比重:
成型收縮率 ASTM D955
熱塑性塑料加熱后會變成流體并且膨脹,冷卻時會從初始的熔融狀態固化并收縮,這種從液態到固態并伴隨體積和密度的變化稱為材料或模具收縮率。
在注射成型中,模具型腔和成型樣品的尺寸之間的差異可能會根據模具的設計和成型過程的操作而有所不同。已知諸如模具和熔體溫度,填充時間和填充條件等因素會顯著影響收縮率。
熔融指數 ASTM D1238
熔融指數 MI,指塑膠材料在熔融狀態下的相對流動性,表示加工時的流動性能的數值,是塑料加工行業使用的最基本的數據之一。
熔融指數常見叫法:
熔融指數(MFI:Melt Flow Index)
溶體指數(MI:Melt Index)
溶體流動速率(MFR:Melt Flow Rate)
溶體體積流率(MVR:Melt Volume Flow Rate)
測量方法:
在一定的荷種(Kg)及溫度(℃)下,稱量指定的時間(10分鐘)經過一定直徑的管子所流出來的融膠重量(克數)。MI值越大,表示塑料的流動性越好;反之,則流動性越差。實際應用時一般都不會真的花10分鐘讓塑料流動下來,而是取10秒鐘或20秒鐘來推估10分鐘可能留下來的量。
機械性能
拉伸強度&斷裂伸長率 ASTM D638
拉伸強度:在規定的測試條件下,拉伸試樣直至斷裂為止所受的最大載荷與試樣截面積之比為拉伸強度。其單位以公斤力 /平方厘米或是Pa表示,計算時采用的面積是斷裂處試樣的原截面積。
斷裂伸長率:試樣拉斷時的位移值與原長的比值,用百分比(%)表示。
測試方法:在測試機上勻速拉標準試樣直至拉斷,軟件反應出測試的作用應力和斷裂時拉伸長度。
彎曲強度&彎曲模量 ASTM D790
彎曲強度:是指材料在彎曲負荷作用下破裂或達到規定彎矩時能承受的最大應力,此應力為彎曲時的最大正應力,以MPa(兆帕)為單位。它反映了材料抗彎曲的能力,用來衡量材料的彎曲性能。
彎曲模量:也叫撓曲模量,是彎曲應力比上彎曲產生的應變。材料在彈性極限內抵抗彎曲變形的能力。
測試方法:測試材料標準樣條在勻速施加的載荷作用下彎曲,取當破裂或達到規定撓度時能承受的最大應力和所發生的應變為彎曲強度。應力與應變的比值為彎曲模量。
洛氏硬度 ASTM D785
硬度是評估材料表面硬度的一種材料機械性能,是塑料材料對壓印,刮痕的抵抗能力。(注:根據試驗方法不同,有巴氏(Barcol)硬度,布氏(Brinell)硬度,洛氏( Rockwel)硬度,邵氏(Shore)硬度,莫氏(Mohs)硬度,刮痕(scratch)硬度和維氏(vickers)硬度等。
沖擊強度 ASTM D256
沖擊強度:是體現材料承受沖擊負荷的能力。在沖擊負荷下,材料破壞時所消耗的功與試樣的橫截面積之比。
測試方法:懸臂梁形式把試樣夾持在擺錘試驗機的底座上,釋放擺錘,試件破斷所消耗的能量由擺錘下落的高度和擺起高度來計算。測試時試樣的擺放方式有以下3種:
缺口面對擺錘:缺口直接面對沖擊力,這種測試模擬了材料在實際使用中可能存在的缺口或缺陷情況下的沖擊性能。
缺口背對擺錘:缺口背對沖擊力,這種測試可以評估材料在沒有缺口應力集中影響下的沖擊性能。
試樣無缺口:試樣沒有預制缺口,這種測試用于評估材料在理想狀態下的沖擊性能。
耐熱性能
維卡軟化點 ASTM D1525
試樣于液體傳熱介質中,在一定的載荷、一定的等速升溫條件下,被針頭1mm?的壓針壓入1mm深度時的溫度。該溫度反映了當一種材料在升溫裝置中使用時期望的軟化點。
測試程序:
將測試樣品放置在測試設備中,使穿刺針放在其表面上,離邊緣至少1毫米。對樣品施加10N或50N的載荷。然后將樣品下降到23攝氏度的油浴中。以每小時50°或120℃C的速度將浴升高,直到針刺入1毫米。
熱變形溫度 ASTM D648
熱變形溫度(Heat deflection temperature)簡稱HDT,標準樣條在一定的升溫速率及載荷作用下樣條撓度變化0.21mm時對應的溫度。可用來對比不同材料在試驗條件下的相對性能,而主要用于質量控制和開發目的。
UL數據解讀部分請參考已發表文章
電學性能
? 表面電阻率 IEC 60093
Surface Resistivity
表面電阻率是材料表面上兩點間的直流電壓與通過的電流之比,表示物體表面形成的使電荷移動或電流流動難易程度的物理量,單位是歐姆(Ω)
? 體積電阻率 ASTM D257
Volume Resistivity
體積電阻率,是材料每單位體積對電流的阻抗,用來表征材料的電性質。通常體積電阻率越高,材料用做電絕緣部件的效能就越高。通常所說的電阻率即為體積電阻率。
? 介電強度 ASTM D149
Dielectric Strength
介電強度,是材料抗高電壓而不產生介電擊穿能力的量度,將試樣放置在電極之間,并逐步升高所施加的電壓直到發生介電擊穿,以此測量介電強度。所得的結果是以kv/mm為單位。
? 耐電弧性 ASTM D495
Arc Resistance
表示標準電弧焰在材料表面引起炭化至表面導電而電弧消失所需時間。
材料成型參數
每份物性表最后都有附上建議成型參數,非強制設定,成型廠可根據參數結合機臺自行調試生產,以達到產品最佳成型效果。