第二节 玻璃钢制品的常规测试
一、玻璃钢的差热热重分析DTA/TG原理
差热分析,简称DTA,是将被测试样加热或冷却时,由于温度导致试样内部产生物理或化学变化,追踪热量变化的一种分析方法。热重分析,简称TG,是将被测试样加热,由于温度导致试样重量变化的分析方法。综合热分析仪是具有微机数据处理系统的热重-差热联用热分析仪器,是一种在程序温度(等速升降温、恒温和循环)控制下,测量物质的质量和热量随温度变化的分析仪器。常用以测定物质在熔融、相变、分解、化合、凝固、脱水、蒸发、升华等特定温度下发生的热量和质量变化,广泛应用于无机、有机、石化、建材、化纤、冶金、陶瓷、制药等领域,是国防、科研、大专院校、工矿企业等单位研究不同温度下物质物理、化学变化的重要分析仪器。
差热分析作为一种重要的热分析手段已广为应用,它可以研究高聚物对热敏感的各种化学及物理过程,物理变化如玻璃化转变、晶型转变、结晶过程、熔融、纯度变化等;化学变化如加聚反应、缩聚反应、硫化、环化、交联、固化、氧化、热分解、辐射变化等。须指出,由于高聚物的物理或化学变化对热敏感的特性是很复杂的,所以常需要结合其他实验方法如动态力学试验、气质联用等对差热分析热谱图进行深入研究,从而进一步探讨高聚物的结构和性能间的关系。
仪器由热天平主机、加热炉、冷却风扇、微机温控单元、天平放大单元、微分单元、差热放大单元、接口单元、气氛控制单元、PC机、打印机等组成。
实验时,将试样和惰性参比物(在测定的温度范围内不产生热效应的热惰性物质,常用α-氧化铝、石英粉、硅油等)置于温度均匀分布的坩埚(样品池)的适当位置,将坩埚(样品池)组合于加热炉中,控制其等速升温或降温。在此变温过程中,若试样发生物理或化学变化,则在对应的温度下吸收或放出热量改变其温度,使试样和参比物之间产生一定的温度(ΔT)。将ΔT放大,记录试样与参比物的温度ΔT随温度T的变化,即ΔT~T曲线。此曲线通常称为差热曲线或差热热谱。
刚开始加热时,试样和参比物以相同温度升温,不产生温度差(ΔT=0),差热曲线上为平直的基线。当温度上升到试样产生玻璃化转时,大分子的链段开始运动。试样的热容发生明显的变化,由于热容增大需要吸收更多的热量,因而试样的温度落后于参比物的温度,产生了温度差,于是差热曲线上方出现一个转折,该转折对应的温度即玻璃化转变温度(Tg)。若试样是能结晶的并处于过冷的无定形状态,则在玻璃温度以上的适当温度进行结晶,同时放出大量的热量,此时试样温度较参比物上升快,差热曲线上表现为放热峰。再进一步加热,晶体开始熔融需要吸收热量,试样温度暂时停止上升,与参比物之间产生了温度差,其差热曲线在相反方向出现吸热峰。当熔融完成后,加于试样的热能再使试样温度升高,直到等于参比物的温度,于是二者的温度差又为零,回复到基线位置,将熔融峰顶点对应的温度记作熔点(Tm);继续加热试样可能发生其他变化,如氧化、分解(氧化是放热反应,分解是吸热反应)。因此,根据差热曲线可以确定高聚物的转变和特征温度。
二、玻璃钢的力学性能测试方法和相关检测仪器
(1)熔体流动速率 热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定 GB/T 3682—2000
相关检测仪器:熔融指数仪
(2)悬臂梁冲击性能塑料悬臂梁冲击试验方法 GB/T 1843—1996
相关检测仪器:悬臂梁冲击试验机
(3)简支梁冲击性能硬质塑料简支梁冲击试验方法GB/T 1043—93
相关检测仪器:简支梁冲击试验机
(4)拉伸性能塑料拉伸性能试验方法 GB/T 1040—2006
相关检测仪器:试验机
(5)弯曲性能塑料弯曲性能试验方法 GB/T 9341—2000
相关检测仪器:试验机
(6)压缩性能 塑料压缩性能试验方法 GB/T 1041—2000
相关检测仪器:试验机
(7)注射成型收缩率热塑性塑料注射成型收缩率的测定GB/T 15585—1995
相关检测仪器:尺寸变化率测定仪
(8)维卡软化温度热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定GB/T 1633—2000
相关检测仪器:维卡软化温度测定仪
(9)热变形温度塑料弯曲负载热变形温度试验方法 GB/T 1634—2004
相关检测仪器:热变形试验机
(10)燃烧性能塑料燃烧性能试验方法氧指数法 GB/T 2406—93
相关检测仪器:氧指数测定仪 塑料燃烧性能试验方法水平法和垂直法GB/T 2408—1996
(11)拉伸性能塑料薄膜拉伸性能试验方法 GB 13022—91
相关检测仪器:电子万能试验机
(12)撕裂性能塑料直角撕裂性能试验方法 QB/T 1130—1991
相关检测仪器:电子万能试验机
三、玻璃钢制品的密度检测
塑料制品的密度是指单位体积内所含物质的质量数。单位为kg/m3或g/cm3。
检测试验采用浸渍法。
①准备工作。
②取清洁、无裂缝、无气泡塑料制品(管、板、棒),质量不大于30g。
③天平(精确度不低于0.001g)。
④直径小于0.13mm的金属丝。
⑤浸渍液为蒸馏水或煤油(被测物密度小于1g/cm3的选用煤油为浸渍液),温度为(23±0.5)℃。
(1)检测试验方法
用天平检测塑料制品用金属丝分别吊挂在浸渍液中和在空气中的质量。则按实际测量被检测物分别在空气中、浸渍液中的质量和浸渍液的密度值,可计箅出被检测制品试样的密度。
即
ρ=ρ液(G-g)/(G-G1)
式中 ρ液——在标准温度下浸渍液密度,g/cm3;
G——试样和金属丝在空气中的质量,g;
G1——试样和金属丝在浸渍液中的质量,g;
g——金属丝在空气中的质量,g。
(2)检测试验注意事项
①此检测试验方法不适合薄膜和泡沫塑料制品。
②浸渍液中不许有杂质和气泡。
③注意防止静电影响。
④注意工作环境和浸渍液温度的稳定。标准规定为(23±2)℃。
⑤检测试样浸入液体后,上端与液面距离不小于10mm。
四、玻璃钢产品的老化试验方法
1.概述
所谓人工光源(实验室光源或人工气候)曝露试验方法,是通过模拟和强化大气环境中一些主要致老化因素,达到人工加速目的的老化试验方法。由于实际生产中对材料耐候性的评估的急切需求,一些人工光源设备被用来加速老化。这些光源包括:(经过滤的)宽频氙弧灯、荧光紫外灯、金属卤化物灯(metal halide lamps)和开放式碳弧灯;还有一些不经常使用的光源,它们包括:汞蒸气灯、钨灯(tungsten lamp)。我国1997年颁布的国家标准GB/T 16422—1.2.3(等效ISO 4892,1994)中规定了最常用的氙灯、荧光紫外灯、开放式碳弧灯三种光源的曝露试验方法。
2.通则
(1)结果的偏差 鉴于材料在真实环境中老化的复杂性(日光辐射的特性和能量随地点、时间而变化,湿度、温度的周期变化等),为减少重复曝露试验结果的差异,在特定地点的自然曝露试验应至少连续曝露两年。经验表明,实验室光源与特定地点的自然曝露试验结果之间的相关性,只适用于特定种类和配方的材料和特定的性能,和其相关性已为过去试验所证实了的场合。
(2)试验目的
①通过模拟自然阳光下长期曝露作用的加速试验,以获得材料耐候性的结果。为了得到曝露全过程完整的特性,需测定试样在若干曝露阶段的性能变化。
②用于确定不同批次材料的质量与已知对照样是否相同的实验。
③按照规定的试验方法评价性能变化,以确定材料是否合格。
(3)试验装置 实验室光源曝露试验的装置一般应包括试验箱(包括光源、试样架、润湿装置、控湿装置、温度传感器、程序控制装置等)、辐射测量仪、指示或记录装置等几个主要部分及其必要的辅助配套装置。
(4)试验条件的选择 实验室光源曝露试验条件的选择主要包括:光源、温度、相对湿度、及喷水(降雨)周期等。它们的选择依据及一般确定方法如下。
①光源的选择 光源的选择是整个试验的核心部分,其原则有二:一是要求人工光源的光谱特性与导致材料老化破坏最严重的日光能量分布相近,即模拟性好;二是要求在尽量短的时间内获得近似于常规自然曝露的结果,即加速效果好。
若考虑试验结果的准确性,在材料敏感的紫外区,氙灯的光谱特性与日光的最为接近,是目前公认的理想光源。但考虑氙灯老化箱运转的成本,紫外荧光灯也许更适合我国一些中小企业和普通高校做老化试验研究。而用于灭菌或其他用途的高压或低压汞灯在没有适当滤光片时,含有大量自然光中没有的紫外成分,不适合一般的老化实验。这里的“一般”指大气层内使用的塑料制品的老化实验,因为模拟的都是穿过大气层的紫外辐射。用这些试验方法模拟宇航用塑料制品,理论上会有一定误差。
②温度的选择 空气温度的选择,应以材料在使用中遇到的最高温度为依据,比之稍高一些,常选50℃左右。黑板温度的选择以材料在使用环境中材料表面的最高温度为依据,比之稍高,多选(63±3)℃。
③相对湿度的选择 相对湿度对材料老化的影响因材料的品种不同而异,以材料使用环境所在地年均相对湿度为依据,通常在50%~70%范围选择。
3.国内外标准
国内外在人工光源试验方法上也已经做了很多研究,下面是ISO和ASTM已经制订的一些试验方法标准。
标准编号ISO 4892—1,2,3,4
GB/T 16422塑料-实验室光源曝露方法
(1)通则
(2)氙弧灯
(3)荧光紫外灯
(4)开放式碳弧灯
ASTM G26 非金属材料氙弧灯曝露设备操作标准(有或无喷淋)
ASTM G53 非金属材料浓缩荧光紫外灯曝露/喷淋设备推荐操作
ASTM G151 非金属材料(实验室光源)加速测试设备曝露标准操作
4.试验仪器的准备
氙灯和荧光紫外灯中,荧光紫外灯操作简便且已使用一段时间,运行比较稳定;但氙灯老化箱尚处于试运行阶段,且控制复杂,各项操作还有待熟悉,实验室环境还不完全符合操作手册的要求。
(1)氙灯老化箱 氙灯老化箱存在的问题主要是:因测试箱温度过高经常导致的自动停机。
水的问题的主要原因应是自来水中矿物质含量过高,可考虑增加一套预过滤装置。测试箱温度过高,根据操作手册第四章所述,可采取的措施有:检查鼓风机是否工作、检查节气阀、进行辐射校准、提高箱温上限、重置测试箱安全调温器。
一般所做的工作有:①安装排气系统。一般按操作手册要求设计制作了排气系统。系统采用具有过流保护的三相交流电机,排气罩按要求位于仪器上方46cm。②制作试样背板。本试验采用的均为透明薄膜,氙灯老化箱对透明试样加背板的测试还处于空白。背板能在多大程度上加强辐射,还没有相关的数据。特别加一组有背板试样作为比较。
(2)紫外老化箱 紫外老化箱的准备存在的问题主要是由于其试样架过长,做羰基指数测试时须拆下试样,那样可能对试样造成不必要的破坏,影响测试数据的准确性。另外做一个可伸缩或折叠的试样架,经过试验把氙灯老化箱用的试样架挂在紫外老化箱试样架上,可以保证试样在试样过程中相对位置不变,满足羰基指数测试和测试方法比较的要求。
一般所做的工作有:①清洗灯管、测试箱。由于水质太差,灯管上积有一层硬质水垢。虽然仪器在灯管外部测光强,水垢对辐射的影响不大,但长时间使用会缩短灯管的寿命。可用稀硫酸擦去灯管表面水垢。另外,喷淋系统用的也是自来水,大多数喷头均不能有效将水分散均匀喷在试样上,这样必然会带来一些误差。因此,将每一个喷头均拆开清洗,解决了喷水不均的问题。②制作背板。[与(1)的②相同]
(3)试验设定
①紫外老化箱(见图2-1)没有预置相关标准的功能,可设置的参数较氙灯为少,为便于比较,把主要参数设定为与氙灯相近:
图2-1 紫外老化箱
所用灯管:Q-Panel Lab生产UVA-340
测试箱温度:45℃(氙灯为40℃,但紫外灯最低为45℃)
辐射:0.5W/m2/nm
喷水周期:18min
无喷水周期:102min
②每隔一段时间取样,记录取样时的曝露时间,进行性能测试。
五、国内常用阻燃型的玻璃钢性能实验方法
1.炽热棒法
炽热棒法(GB 2407—80)适用于评定在试验试室条件下硬质塑料的燃烧性能。
(1)实验装置
炽热棒试验仪包括底座,支架,炽热棒,立柱,试验夹,平衡重锤,定位棒等部分。炽热棒由碳化硅制成,其炽热部分直径8mm,长100mm,水平固定在绝缘板上,以便于炽热棒离开或接触试件。炽热棒用电加热,稳定温度为950℃。炽热棒支架上的平衡重锤用于调节炽热棒与试样端面的接触压力(0.3N)。
(2)试验方法
①试件制备
每组试验需五个试件,每个试件表面要求光滑无缺欠,长125mm,宽10mm,厚4mm。
②试验步骤
在试样宽面距点火端25mm和100mm处,各划一条标线。将试样水平固定在试件夹中。
将炽热棒加热到950℃,在转动支架使炽热棒与试件接触,并开始计时。3min后将炽热棒与试件转离。从开始计时起详细观察试件有无可见火焰,如试件有燃烧,则记录火焰前沿从第一标线到第二标线所需的时间。并计算其燃烧速度。
v=75/t(mm/min)
若火焰前沿未达到第二标线之前就熄灭,则记录燃烧长度。
S=100-L
式中,L为从第二标线到未燃部分的最短距离,mm。
③结果评定
每个试样结果按下列规定归类
1)GB 2407—80/Ⅰ:没有可见火焰。
2)GB 2407—80/Ⅱ:火焰的前沿到达第二标线之前熄灭,应报告试样燃烧长度(如燃烧长度为50mm,则报告为GB 2407—80/Ⅱ-50mm)。
3)GB 407—80/Ⅲ:火焰前沿到达或超过第二标线,应该报告燃烧速度(如燃烧速度为20mm/min,则报告为GB 2407—80/Ⅲ-20mm/min)。
试验结果以五个试样中数字最大的类别作为该材料的评定结果,并报告最大的燃烧长度或燃烧速度。
2.水平燃烧试验方法
水平试验法(GB 2408—80)是在实验室条件下测试试样水平自支撑下的燃烧性能。
(1)试验装置
试验在燃烧箱内进行,箱体左内侧装有一支内径为9.5mm的本生灯。其内右侧有固定试件的试件夹。本生灯向上倾斜45°,并装有进退装置。试验用燃气为天然气、石油气或煤气,并备有s表及卡尺。
(2)试验方法
①试件制备 每种材料需5个试件,每个试件要求平整光滑,无气泡,长(125±5)mm,宽(13.0±0.3)mm,厚(3.0±0.2)mm,对厚度为2~13mm的试样也可进行试验,但其结果只能在同样厚度之间比较。
②试验步骤 首先在试样的宽面上距点火源25mm和100mm处各划一条标线,再将试件以长轴水平放置,其横截面轴线与水平成45°角固定在试件夹上。在其下方300mm处放置一个水盘。
点燃本生灯,调节火焰长度为25mm并成蓝色火焰,将火焰内核的尖端施用于试样下沿约6mm长度。并开始计时,施加火焰时间为30s。在此期间内不得移动本生灯,但在试验中,若不到30s时间试件已燃烧到第一标线,应立即停止施加火焰。
停止施加火焰后应作如下观察记录。
1)2s内有无可见火焰;
2)如果试样继续燃烧,则记录火焰前沿从第一标线到第二标线所用时间t,求其燃烧速度v:
v=75/t(mm/min)
3)如果火焰到达第二标先前熄灭,记录燃烧长度S:
S=(100-L)mm
式中,L为从第二标线到未燃部分的最短距离,精确到1mm。
观察其他现象,如熔融,卷曲,结碳,滴落及滴落物是否燃烧等。
③结果的评定
每个试验按下列归类
1)GB 2408—80/Ⅰ:试样在火源撤离后2s内熄灭。
2)GB 2408—80/Ⅱ:火焰前沿在到达第二标线前熄灭,此时应报告试样燃烧长度S(如燃烧长度为50mm,报告为GB 2408—80/Ⅱ-50mm)。
3)GB 2408—80/Ⅲ:火焰前沿到达或超过第二标线,此时应报告燃烧速度v(如燃烧速度为20mm/min报告为GB 2408—80/Ⅲ-20mm/min)。
试验结果以5个试件中数字最大的类别作为材料的评定结果,并报告最大燃烧长度或燃烧速度。
3.垂直燃烧法
垂直燃烧法(GB 2409—84)是在规定条件下,对垂直放置具有一定规格的试样施加火焰作用后的燃烧进行分类的一种方法。
(1)试验装置
试验是在内部尺寸为329mm×329mm×780mm的燃烧箱内进行。燃烧箱顶部开有直径150mm的排气孔,为防止外界气流对试验的影响,在距箱顶25mm处加一块顶板,燃烧箱右侧装有试件夹支座,并使试件固定后能处于燃烧箱中心位置。箱体左侧装有向上倾斜45°的本生灯一个。固定在控制箱的水平滑道上。箱体下部放置一个放脱脂棉的支架。其他备用的还有s表及卡尺。
(2)试验方法
①试件 每组试样需5个试件,要求平整光滑无气泡。长(130±3)mm,宽(13.0±0.3)mm,厚(3.0±0.2)mm。制好的试件应在标准气候条件下调节48h。
②试验步骤 试件垂直固定在试件夹上,试件上端夹住部分为6mm。放好脱脂棉。在距试件150mm处点燃本生灯,调节火焰高度为(20±2)mm,并呈蓝色火焰。将本生灯中心置于试件下端10mm位置,火焰对准试件下端中心部分。开始计时。当对试件施加火焰10s后移开火源,记录试件有焰燃烧时间,试件有焰燃烧熄灭后,按上述方法再施加火焰10s,分别记录移开火焰后试件有焰燃烧和无焰燃烧时间。
③结果评价 将试件的燃烧性能分为FV-0,FV-1,FV-2三级。
如果一组5个试样中有一个不符合表中要求,应再取一组试样进行试验,第二组5个试样应全部符合要求。如果第二组仍有一个试样不符合表中相应要求,则以两组中数值最大的级别作为该材料的级别。如果试验结果超出FV-2相应要求,则该材料不能采用垂直燃烧法评定。
六、常用玻璃钢制品燃烧测试法
1. PMMA(亚加力/有机玻璃)
(1)收缩率0.4%~0.7%,遇火易燃烧,火焰接近无烟,火熄后会冒烟,火焰蓝而带黄,发出香甜水果味,有少许烟雾,火种离开后仍会燃烧,停机不需要用其他料进行清洗。
(2)室温24h后,吸水0.3%,如有必要可焗75℃/2~4h。用原料喷塑烘干2h,当加入水口料或天气潮湿(2~5月份)焗3h。
(3)模温应为60℃,射嘴≥5mm,熔胶温度为210℃~270℃,如温度为260℃时,料停留时间不能超过8min。
(4)温度设定。后:150~210℃、中间:170~230℃、中:180~250℃、前:180~275℃、 咀:180~275℃、模:60~90℃。
(5)可用慢速射胶(避免产生高度内应力,宜采用多级注塑或渐进的速度,产品厚宜慢速)。
(6)螺丝转速配合周期:背压越低越好。
2. ABS(常称超不碎胶)
(1)收缩率0.4%~0.8%,加20%GF玻纤,后为0.2%~0.4%。
(2)底色为象牙色或白色,热熔黏度随温度上升而稳步下降,熔点为175℃。
(3)燃烧时会产生黄色带黑烟的火焰,发出类似橡胶的浓烈碱味,一般级别易燃,不能自动熄灭。
(4)室温24h内吸水0.2~0.35%,如有必要可焗80℃/2~4h。用原料啤塑烘干2h,当加入水口料或天气潮湿(2~5月份)焗4h。(注:须严格遵守货物先进先出的管理制度)。
(5)模温最好60℃,热流道模具不适用于防火级ABS。
(6)尽可能使用慢速回胶,低温机筒为低背压。
(7)抗冲击级:需要220~260℃,以250℃为佳。
电镀级:需要250~275℃,以275℃为佳。
抗热级:需要240~280℃,以265~270℃为佳。
防火级:需要200~240℃,以220~225℃为佳。
透明级:需要230~260℃,以245℃为佳。
含玻纤级:需要230~270℃,模温60~95℃。
(8)在265℃下,机筒停留不能超过5~6min,280℃时不能超过2~3min。
(9)ABS料在机筒停留时间过长,炮筒过热会使ABS制品顶出时无问题,但可能会在保存期内产生褐色或茶色条纹,停留时间差异或周期不定会造成制品在贮存期内发生变色。
(10)射速:防火级用慢速(免分解),抗热级用快速(降低内应力),要生产出最佳产品,即有高度光泽,要采用高速多级的注塑速度,料要干爽,熔胶及模具温度要高。
(11)螺丝转速:最好慢速(配合周期)低背压。
(12)ABS料在40~100℃下性质仍可保持不变,热变温度为100℃。
3.POM(常称赛钢)
(1)物料性质:即使在50℃下,其抗冲击力仍保持良好,POM-H有最大冲击强度,翘曲强度,抗疲劳及坚硬度,POM-K有较佳的遇热稳定性,抗碱、抗热水性,以上两者属晶体,吸水率低,收缩率小。
(2)POM为高度晶体(约80℃)的物料,收缩程度颇高,但会减少塑后收缩(精密制品要用高模温才可生产出稳定的产品)。
(3)POM燃烧呈淡蓝色,滴下胶液,残余物料和烟雾不多,熄火后发出强烈的甲醛气味,POM-H的熔点为175℃,POM-K的熔点为164℃。
(4)POM焗料85℃/2~3h。POM-H/POM-K可用215℃(190~230℃),绝不能超过240℃。用原料啤塑烘干2h,当加入水口料或天气潮湿(2~5月份)时焗料3h。
(5)如设备优良(没有熔胶阻塞点),POM-H可在215℃下停留35min,POM-K可在205℃下停留20min,不会出现分解。要小心清理,把废料投入冷水中,在模塑温度下,熔胶不能在机筒内停留超过20min,POM-K可在240℃下停留7min或210℃下停留20min。
(6)温度设定。后:165~210℃、中间:162~200℃、中:170~210℃、 前:180~215燃烧、咀:170~215℃、模:40~120℃。
(7)射速:(填模速度)中及快,太慢会导致剥落,太快又会损坏浇口。
(8)螺丝转速配合周期:背压越低越好,洗机最好用聚烯烃(POLYDEFIN)清理,不能与PVC或防火级共享机筒,就算用也必须彻底清洗干净,否则会发生爆炸。
4. PC(常称防弹胶)
(1)PC属于聚酯类,是由芳香族组合连结而成,燃烧较慢(防火级为V1,甚至是V0)。
(2)收缩性:0.6%~0.8%,含30%玻纤PC有0.3%~0.5%,PC/PBT调配物有0.8%~1%。
(3)不能长期接触60℃以上的热水,PC燃烧时会发出热解气体,塑料烧焦起泡,但不着火,离火源即熄灭,发出稀又薄的苯酚气味,火焰呈黄色,发光呈淡乌黑色,温度达140℃开始软化, 220℃熔解,可吸红外线。
(4)焗料:120℃/2~4h,PC/PBT调配物烘110℃,PC/ABS调配物焗110℃/1h,模温为40~90℃,熔胶温度为250℃。用原料啤塑烘干2h,当加入水口料或天气潮湿(2~5月份)时焗料4h。
(5)应定期拆开射胶机检查其熔胶情况,因为气泡沫边会显示在制品表面,可能生产出低质产品(外观仍然很美)。PC/ABS调配物熔胶温度不能超过280℃,PC/PBT也一样,GFPC则介于305~330℃之间。
(6)温度设定。
未增强级:
后:275~300℃、中:280~310℃、中:285~325℃
前:285~315℃、咀:280~310℃、模:80~120℃
增强级:
后:300~315℃、中:305~320℃、中:310~345℃
前:315~330℃、咀:320~330℃、模:70~130℃
(7)机筒停留时间:320℃时会降质,发出二氧化碳,变黄色,机械性质减低,加工温度范围应避免过长,停留时间PC/PBT应少于7min。
(8)射胶速度越快越好,回胶速度要慢,低背压(10BAR)有助于防止气化导致降质。
(9)停机时不能用LDPE、POM、ABS、PA洗机,这些料会污染PC,使其降质,应用HDPE、PS、PMMA清理。
(10)勿用火炬清理注塑机金属件,可用400℃烘热,再用钢丝工具清理。
七、热塑性玻璃钢制品使用测试方法
把试样放在测试机固定底座上的两个支撑上,进行弯曲测试(ASTM D790、ASTM D6272和ISO 178)。为了这个测试,横梁的与拉伸测试的运动方向相反,推着而不是拖着试样的非有支撑的中央,直至其弯曲并有可能断裂。更换夹具不但很难保持位置的一致性(这经常影响测试结果),而且也容易碰坏娇贵的部分传感器,对实验员力气也是考验,很多女性难以完成这项工作。在国内,因为很多热塑性塑料在这个测试中不会断裂,按标准测试方法需要计算挠度达到厚度1.5倍时的弯曲应力,最常用的是对4mm厚的试样弯曲挠度6mm。
而且夹具的价钱有几百元的,也有油压操作的夹具贵至上千元。所以,尽量少换夹具。有的电子拉力试验机如LDX-300型万能材料试验机,三点式弯曲夹具和拉伸夹具设计在一起,就减少了更换夹具的过程。酚醛塑料是用苯酚和甲醛聚合而成的热固性树脂加入各种添加剂混合而成的材料,具有很好的绝缘性,化学稳定性和黏附性。水封器酚醛塑料的主要缺点为色深,装饰性差,抗冲击强度小。主要用于生产层压制品及配制胶黏剂和涂料等。
聚苯乙烯具有一定的机械强度和化学稳定性,电性能优良,透光性好,着色性佳,并易成型。缺点是耐热性太低,只有80℃,不能耐沸水;性脆不耐冲击,制品易老化出现裂纹;易燃烧,燃烧时会冒出大量黑烟,有特殊气味。聚苯乙烯的透光性仅次于有机玻璃,大量用于低档灯具、灯格板及各种透明、半透明装饰件。硬质聚苯乙烯泡沫塑料大量用于轻质板材芯层和泡沫包装材料。试样如何保持在仪器底部是重要的,因为不同类型的测试需要不同的夹具。
八、玻璃钢塑料制品常用测试方法
1.机械测试
(1)应力拉伸强度、应变和模量ASTM D 638(ISO 527)
理解材料性能的基础是有了解关材料在负荷作用下的变化。知道了一定负荷(应力)引起的变形量(应变)后,设计者就可以开始预测产品在工作环境下的情况。拉紧情况下的应力/应变关系广泛应用于比较材料或设计产品的机械性能。
拉伸应力/应变关系是这样确定:一个狗骨形的试样,以恒定速率拉长,记录下所加负荷和伸长量,然后计算应力和应变。
(2)弯曲强度和模量ASTM D 790(ISO 178)
弯曲强度用来衡量材料抵抗弯曲的能力,也就是材料的刚度。和拉伸负荷不同,所有的负荷都加在同一方向上。在试样中部加上一个简单的活动支撑梁,产生三点载荷,在标准测试机上,加载头以2mm/min的恒定速率压向试样。
通过记录下来的数据画出负荷挠曲曲线,然后计算出弯曲模量。这要用到五个负荷和挠曲并采用曲线刚开始的一段线性部分。
在需要说明弯曲性能时,弯曲模量(应力与应变的比值)是使用最广泛的。弯曲模量相当于应力/应变曲线未变形部分的切线的斜率。
弯曲应力和弯曲模量的值以MPa(psi)为单位。
2.冲击测试
在标准测试,如拉伸或弯曲测试中,材料缓慢吸收能量。而在实际生活中,材料经常遭受迅速的冲击:下落物体、突然打击、碰撞、跌落等。冲击测试的目的就是模拟这些情况。Izod和Charpy方法被用来测验试样受到一定的冲击力作用时的状态,并估计其脆性或韧性。但这种数据不能用作元件设计计算时的数据来源。一种材料的典型状态可以通过在不同条件、不同缺口半径和测试温度下测定不同类型的试样而获得。
两种测试都在摆锤冲击实验机上进行。试样夹在夹具上,有一定半径的硬化钢冲击刃的摆锤从预定高度落下,导致试样受到突然负载而剪切。摆锤的剩余能量使它上升,根据下降高度和回升高度的差值可以求得试棒断裂需要的能量。这个测试可以在室温下进行,也可以在低温下进行,以测量低温脆性。试棒的类型和缺口尺寸可以不同。
重物落下冲击测试,如Gardner和Flexed板的结果与落下重物和支持物的几何形状有关。它们只能用于测定材料相对等级。
除非测试设备和试样的几何形状与最终使用要求一致,否则冲击值不能绝对化。如果失效模式和冲击速度相同的话,通过各种测试方法得到的材料相对等级应该相同。
冲击值的说明——ASTM与ISO比较
冲击性能对试样厚度和分子取向很敏感。ASTM和ISO方法中使用的试样厚度差别可能对冲击值有很大影响。厚度从3mm变为4mm甚至能够通过分子质量和试样厚度对Izod缺口冲击的影响使失效方式发生转变,从塑性转变为脆性性能。但在3mm厚度时已经显示出脆性的材料,如矿物和玻璃填充等级的材料不受影响。冲击强化的材料也不会受到影响。
然而必须意识到——材料没有改变,改变的只是测试方法。这里提到的塑性/脆性转变很少在实际生活中出现,零件厚度大多为3mm或更小。
Izod冲击强度ASTM D 256(ISO 180)
缺口Izod冲击测试已经成为比较塑料材料抗冲击能力的标准。然而,这个测试测出的模型零件的性能和实际环境中测出的冲击性能没有相关性。因为材料的缺口敏感性不同,这个测试对某些材料的影响可能会大于另一些材料。尽管它们经常被用来测量材料的抗冲击能力,但这项测试更趋向于测量塑料的缺口敏感性而非其抗冲击能力。测试值被广泛接受为比较材料韧性的参考值。缺口Izod测试在确定具有许多尖角的零件,如加强筋和其他增加应力的零件的抗冲击力时效果最好。无缺口Izod测试使用同样的负载分布,只是试样上没有缺口(或者说试样被反过来夹紧)。因为没有引起应力集中的部位,这种测试的结果总是高于缺口测试的结果。
ISO命名反映了试样类型和缺口类型:
#ISO 180/1A表示试样类型1和缺口类型A。试样类型1的尺寸是长80mm,宽10mm,厚4mm。
#ISO 180/1U表示同样的试样类型1,但反向夹紧(说明没有缺口)。使用ASTM方法的试样尺寸相似,缺口半径和高度相同,但长度不同:63.5mm,而且更重要的在于厚度:3.2mm。
#ISO的结果定义为破碎试样的以焦耳为单位的能量除以试样的缺口面积。结果的单位为kJ/m2。
ASTM的结果定义为以焦耳为单位的冲击能量除以缺口长度(试样的厚度)。其单位为J/m。
3.可燃性测试
UL 94*总体 可燃性UL94等级是应用最广泛的塑料材料可燃性能标准。它用来评价材料在被点燃后熄灭的能力。根据燃烧速度、燃烧时间、抗滴能力以及滴珠是否燃烧可有多种评判方法。每种被测材料根据颜色或厚度都可以得到许多值。当选定某个产品的材料时,其UL等级应满足塑料零件壁部分的厚度要求。UL等级应与厚度值一起报告,只报告UL等级而没有厚度是不够的。UL 94等级总结:
HB 厚度<3mm的水平试样缓慢燃烧,燃烧速度<76mm/min。
V-0 垂直试样在10s内停止燃烧;不允许有液滴。
V-1 垂直试样在30s内停止燃烧;不允许有液滴。
V-2 垂直试样在30s内停止燃烧;允许有燃烧物滴下。
5V 对试棒燃烧5次,每次火焰都大于V测试中的火焰,每次持续5s。燃烧在60s内停止。
5VB 试样板被烧穿(产生一个洞)。
5VA 试样板未被烧穿(没有产生洞)——UL最高等级。
(1)UL 94 HB*水平测试过程
对可燃性有安全方面的要求时,不允许使用HB材料。通常情况下HB级的材料不能于电器,但机械或装饰品除外。有时,人们会有误解:非FR材料(或没有打算用作FR材料的材料)不会自动满足HB的要求。尽管最不严格,UL 94 HB仍是一个可燃性分类等级,必须经测试检测。
(2)UL 94-V0,V-1和V-2*垂直测试过程
垂直测试使用与HB检测中相同的试样。燃烧时间、发光时间、何时开始滴落以及下面的棉花是否被引燃都应注明。燃烧滴落被认为是燃烧扩散的主要原因,也是区分V-1与V-2的标准。
(3)UL 945V*垂直测试过程
UL 945V是所有UL测试中最严格的,UL 945V垂直测试过程两个步骤。
步骤一:
垂直安装一个标准可燃性试棒,使其经受五次127mm火焰,每次持续5s。如果此后试棒燃烧时间短于60s且液滴不引燃下面的棉花,则通过测试。整个过程要对5个试棒进行重复测试。
步骤二:
同样厚度的试样板在水平位置经受同等火焰的测试,整个过程要对3个试样板重复进行测试。这个水平测试形成2个等级:5VB和5VA。5VB允许产生洞(烧穿)。5VA不允许产生洞。
UL945VA是所有UL测试中最严格的,特别用于大型办公机械的防火罩。对于那些预期壁厚小于1.5mm的产品,应使用玻璃填充材料等级。
(4)CSA可燃性CSA C22.2 第0.6号,测试A*
这个加拿大标准协会的可燃性测试的方法与UL 945V测试的方法相似。然而,这个测试更加严格:每次测试火焰要持续15s。而且在前4次火焰测试中,试样必须在30s内熄灭;在第五次测试后,火焰在60s内熄灭(而UL945V的5次火焰测试各持续5s)。
满足CSA测试的结果也被认为满足UL 945V。
(5)有限氧气指数ASTM D 2863(ISO 4589)*
有限氧气指数用来测量材料在受控环境中的相对可燃性。有限氧气指数是维持热塑性塑料材料火焰时,空气中所需的最低氧气含量。
测试所用气体是外部控制的氮气和氧气的混合物。一个支撑的试样由引火火焰点燃,然后拿走引火火焰。在接下来的过程中,氧气浓度逐渐降低,直至试样不能维持燃烧。有限氧气指数或LOI定义为材料可以燃烧3min或50mm所需的最低氧气浓度。LOI值越高就越不容易燃烧。这项测试并不反映实际火情下材料的着火危险。