第二節 玻璃鋼制品的常規測試
一、玻璃鋼的差熱熱重分析DTA/TG原理
差熱分析,簡稱DTA,是將被測試樣加熱或冷卻時,由于溫度導致試樣內部產生物理或化學變化,追蹤熱量變化的一種分析方法。熱重分析,簡稱TG,是將被測試樣加熱,由于溫度導致試樣重量變化的分析方法。綜合熱分析儀是具有微機數據處理系統的熱重-差熱聯用熱分析儀器,是一種在程序溫度(等速升降溫、恒溫和循環)控制下,測量物質的質量和熱量隨溫度變化的分析儀器。常用以測定物質在熔融、相變、分解、化合、凝固、脫水、蒸發、升華等特定溫度下發生的熱量和質量變化,廣泛應用于無機、有機、石化、建材、化纖、冶金、陶瓷、制藥等領域,是國防、科研、大專院校、工礦企業等單位研究不同溫度下物質物理、化學變化的重要分析儀器。
差熱分析作為一種重要的熱分析手段已廣為應用,它可以研究高聚物對熱敏感的各種化學及物理過程,物理變化如玻璃化轉變、晶型轉變、結晶過程、熔融、純度變化等;化學變化如加聚反應、縮聚反應、硫化、環化、交聯、固化、氧化、熱分解、輻射變化等。須指出,由于高聚物的物理或化學變化對熱敏感的特性是很復雜的,所以常需要結合其他實驗方法如動態力學試驗、氣質聯用等對差熱分析熱譜圖進行深入研究,從而進一步探討高聚物的結構和性能間的關系。
儀器由熱天平主機、加熱爐、冷卻風扇、微機溫控單元、天平放大單元、微分單元、差熱放大單元、接口單元、氣氛控制單元、PC機、打印機等組成。
實驗時,將試樣和惰性參比物(在測定的溫度范圍內不產生熱效應的熱惰性物質,常用α-氧化鋁、石英粉、硅油等)置于溫度均勻分布的坩堝(樣品池)的適當位置,將坩堝(樣品池)組合于加熱爐中,控制其等速升溫或降溫。在此變溫過程中,若試樣發生物理或化學變化,則在對應的溫度下吸收或放出熱量改變其溫度,使試樣和參比物之間產生一定的溫度(ΔT)。將ΔT放大,記錄試樣與參比物的溫度ΔT隨溫度T的變化,即ΔT~T曲線。此曲線通常稱為差熱曲線或差熱熱譜。
剛開始加熱時,試樣和參比物以相同溫度升溫,不產生溫度差(ΔT=0),差熱曲線上為平直的基線。當溫度上升到試樣產生玻璃化轉時,大分子的鏈段開始運動。試樣的熱容發生明顯的變化,由于熱容增大需要吸收更多的熱量,因而試樣的溫度落后于參比物的溫度,產生了溫度差,于是差熱曲線上方出現一個轉折,該轉折對應的溫度即玻璃化轉變溫度(Tg)。若試樣是能結晶的并處于過冷的無定形狀態,則在玻璃溫度以上的適當溫度進行結晶,同時放出大量的熱量,此時試樣溫度較參比物上升快,差熱曲線上表現為放熱峰。再進一步加熱,晶體開始熔融需要吸收熱量,試樣溫度暫時停止上升,與參比物之間產生了溫度差,其差熱曲線在相反方向出現吸熱峰。當熔融完成后,加于試樣的熱能再使試樣溫度升高,直到等于參比物的溫度,于是二者的溫度差又為零,回復到基線位置,將熔融峰頂點對應的溫度記作熔點(Tm);繼續加熱試樣可能發生其他變化,如氧化、分解(氧化是放熱反應,分解是吸熱反應)。因此,根據差熱曲線可以確定高聚物的轉變和特征溫度。
二、玻璃鋼的力學性能測試方法和相關檢測儀器
(1)熔體流動速率 熱塑性塑料熔體質量流動速率和熔體體積流動速率的測定 GB/T 3682—2000
相關檢測儀器:熔融指數儀
(2)懸臂梁沖擊性能塑料懸臂梁沖擊試驗方法 GB/T 1843—1996
相關檢測儀器:懸臂梁沖擊試驗機
(3)簡支梁沖擊性能硬質塑料簡支梁沖擊試驗方法GB/T 1043—93
相關檢測儀器:簡支梁沖擊試驗機
(4)拉伸性能塑料拉伸性能試驗方法 GB/T 1040—2006
相關檢測儀器:試驗機
(5)彎曲性能塑料彎曲性能試驗方法 GB/T 9341—2000
相關檢測儀器:試驗機
(6)壓縮性能 塑料壓縮性能試驗方法 GB/T 1041—2000
相關檢測儀器:試驗機
(7)注射成型收縮率熱塑性塑料注射成型收縮率的測定GB/T 15585—1995
相關檢測儀器:尺寸變化率測定儀
(8)維卡軟化溫度熱塑性塑料維卡軟化溫度(VST)的測定GB/T 1633—2000
相關檢測儀器:維卡軟化溫度測定儀
(9)熱變形溫度塑料彎曲負載熱變形溫度試驗方法 GB/T 1634—2004
相關檢測儀器:熱變形試驗機
(10)燃燒性能塑料燃燒性能試驗方法氧指數法 GB/T 2406—93
相關檢測儀器:氧指數測定儀 塑料燃燒性能試驗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試驗方法 GB 13022—91
相關檢測儀器:電子萬能試驗機
(12)撕裂性能塑料直角撕裂性能試驗方法 QB/T 1130—1991
相關檢測儀器:電子萬能試驗機
三、玻璃鋼制品的密度檢測
塑料制品的密度是指單位體積內所含物質的質量數。單位為kg/m3或g/cm3。
檢測試驗采用浸漬法。
①準備工作。
②取清潔、無裂縫、無氣泡塑料制品(管、板、棒),質量不大于30g。
③天平(精確度不低于0.001g)。
④直徑小于0.13mm的金屬絲。
⑤浸漬液為蒸餾水或煤油(被測物密度小于1g/cm3的選用煤油為浸漬液),溫度為(23±0.5)℃。
(1)檢測試驗方法
用天平檢測塑料制品用金屬絲分別吊掛在浸漬液中和在空氣中的質量。則按實際測量被檢測物分別在空氣中、浸漬液中的質量和浸漬液的密度值,可計箅出被檢測制品試樣的密度。
即
ρ=ρ液(G-g)/(G-G1)
式中 ρ液——在標準溫度下浸漬液密度,g/cm3;
G——試樣和金屬絲在空氣中的質量,g;
G1——試樣和金屬絲在浸漬液中的質量,g;
g——金屬絲在空氣中的質量,g。
(2)檢測試驗注意事項
①此檢測試驗方法不適合薄膜和泡沫塑料制品。
②浸漬液中不許有雜質和氣泡。
③注意防止靜電影響。
④注意工作環境和浸漬液溫度的穩定。標準規定為(23±2)℃。
⑤檢測試樣浸入液體后,上端與液面距離不小于10mm。
四、玻璃鋼產品的老化試驗方法
1.概述
所謂人工光源(實驗室光源或人工氣候)曝露試驗方法,是通過模擬和強化大氣環境中一些主要致老化因素,達到人工加速目的的老化試驗方法。由于實際生產中對材料耐候性的評估的急切需求,一些人工光源設備被用來加速老化。這些光源包括:(經過濾的)寬頻氙弧燈、熒光紫外燈、金屬鹵化物燈(metal halide lamps)和開放式碳弧燈;還有一些不經常使用的光源,它們包括:汞蒸氣燈、鎢燈(tungsten lamp)。我國1997年頒布的國家標準GB/T 16422—1.2.3(等效ISO 4892,1994)中規定了最常用的氙燈、熒光紫外燈、開放式碳弧燈三種光源的曝露試驗方法。
2.通則
(1)結果的偏差 鑒于材料在真實環境中老化的復雜性(日光輻射的特性和能量隨地點、時間而變化,濕度、溫度的周期變化等),為減少重復曝露試驗結果的差異,在特定地點的自然曝露試驗應至少連續曝露兩年。經驗表明,實驗室光源與特定地點的自然曝露試驗結果之間的相關性,只適用于特定種類和配方的材料和特定的性能,和其相關性已為過去試驗所證實了的場合。
(2)試驗目的
①通過模擬自然陽光下長期曝露作用的加速試驗,以獲得材料耐候性的結果。為了得到曝露全過程完整的特性,需測定試樣在若干曝露階段的性能變化。
②用于確定不同批次材料的質量與已知對照樣是否相同的實驗。
③按照規定的試驗方法評價性能變化,以確定材料是否合格。
(3)試驗裝置 實驗室光源曝露試驗的裝置一般應包括試驗箱(包括光源、試樣架、潤濕裝置、控濕裝置、溫度傳感器、程序控制裝置等)、輻射測量儀、指示或記錄裝置等幾個主要部分及其必要的輔助配套裝置。
(4)試驗條件的選擇 實驗室光源曝露試驗條件的選擇主要包括:光源、溫度、相對濕度、及噴水(降雨)周期等。它們的選擇依據及一般確定方法如下。
①光源的選擇 光源的選擇是整個試驗的核心部分,其原則有二:一是要求人工光源的光譜特性與導致材料老化破壞最嚴重的日光能量分布相近,即模擬性好;二是要求在盡量短的時間內獲得近似于常規自然曝露的結果,即加速效果好。
若考慮試驗結果的準確性,在材料敏感的紫外區,氙燈的光譜特性與日光的最為接近,是目前公認的理想光源。但考慮氙燈老化箱運轉的成本,紫外熒光燈也許更適合我國一些中小企業和普通高校做老化試驗研究。而用于滅菌或其他用途的高壓或低壓汞燈在沒有適當濾光片時,含有大量自然光中沒有的紫外成分,不適合一般的老化實驗。這里的“一般”指大氣層內使用的塑料制品的老化實驗,因為模擬的都是穿過大氣層的紫外輻射。用這些試驗方法模擬宇航用塑料制品,理論上會有一定誤差。
②溫度的選擇 空氣溫度的選擇,應以材料在使用中遇到的最高溫度為依據,比之稍高一些,常選50℃左右。黑板溫度的選擇以材料在使用環境中材料表面的最高溫度為依據,比之稍高,多選(63±3)℃。
③相對濕度的選擇 相對濕度對材料老化的影響因材料的品種不同而異,以材料使用環境所在地年均相對濕度為依據,通常在50%~70%范圍選擇。
3.國內外標準
國內外在人工光源試驗方法上也已經做了很多研究,下面是ISO和ASTM已經制訂的一些試驗方法標準。
標準編號ISO 4892—1,2,3,4
GB/T 16422塑料-實驗室光源曝露方法
(1)通則
(2)氙弧燈
(3)熒光紫外燈
(4)開放式碳弧燈
ASTM G26 非金屬材料氙弧燈曝露設備操作標準(有或無噴淋)
ASTM G53 非金屬材料濃縮熒光紫外燈曝露/噴淋設備推薦操作
ASTM G151 非金屬材料(實驗室光源)加速測試設備曝露標準操作
4.試驗儀器的準備
氙燈和熒光紫外燈中,熒光紫外燈操作簡便且已使用一段時間,運行比較穩定;但氙燈老化箱尚處于試運行階段,且控制復雜,各項操作還有待熟悉,實驗室環境還不完全符合操作手冊的要求。
(1)氙燈老化箱 氙燈老化箱存在的問題主要是:因測試箱溫度過高經常導致的自動停機。
水的問題的主要原因應是自來水中礦物質含量過高,可考慮增加一套預過濾裝置。測試箱溫度過高,根據操作手冊第四章所述,可采取的措施有:檢查鼓風機是否工作、檢查節氣閥、進行輻射校準、提高箱溫上限、重置測試箱安全調溫器。
一般所做的工作有:①安裝排氣系統。一般按操作手冊要求設計制作了排氣系統。系統采用具有過流保護的三相交流電機,排氣罩按要求位于儀器上方46cm。②制作試樣背板。本試驗采用的均為透明薄膜,氙燈老化箱對透明試樣加背板的測試還處于空白。背板能在多大程度上加強輻射,還沒有相關的數據。特別加一組有背板試樣作為比較。
(2)紫外老化箱 紫外老化箱的準備存在的問題主要是由于其試樣架過長,做羰基指數測試時須拆下試樣,那樣可能對試樣造成不必要的破壞,影響測試數據的準確性。另外做一個可伸縮或折疊的試樣架,經過試驗把氙燈老化箱用的試樣架掛在紫外老化箱試樣架上,可以保證試樣在試樣過程中相對位置不變,滿足羰基指數測試和測試方法比較的要求。
一般所做的工作有:①清洗燈管、測試箱。由于水質太差,燈管上積有一層硬質水垢。雖然儀器在燈管外部測光強,水垢對輻射的影響不大,但長時間使用會縮短燈管的壽命。可用稀硫酸擦去燈管表面水垢。另外,噴淋系統用的也是自來水,大多數噴頭均不能有效將水分散均勻噴在試樣上,這樣必然會帶來一些誤差。因此,將每一個噴頭均拆開清洗,解決了噴水不均的問題。②制作背板。[與(1)的②相同]
(3)試驗設定
①紫外老化箱(見圖2-1)沒有預置相關標準的功能,可設置的參數較氙燈為少,為便于比較,把主要參數設定為與氙燈相近:

圖2-1 紫外老化箱
所用燈管:Q-Panel Lab生產UVA-340
測試箱溫度:45℃(氙燈為40℃,但紫外燈最低為45℃)
輻射:0.5W/m2/nm
噴水周期:18min
無噴水周期:102min
②每隔一段時間取樣,記錄取樣時的曝露時間,進行性能測試。
五、國內常用阻燃型的玻璃鋼性能實驗方法
1.熾熱棒法
熾熱棒法(GB 2407—80)適用于評定在試驗試室條件下硬質塑料的燃燒性能。
(1)實驗裝置
熾熱棒試驗儀包括底座,支架,熾熱棒,立柱,試驗夾,平衡重錘,定位棒等部分。熾熱棒由碳化硅制成,其熾熱部分直徑8mm,長100mm,水平固定在絕緣板上,以便于熾熱棒離開或接觸試件。熾熱棒用電加熱,穩定溫度為950℃。熾熱棒支架上的平衡重錘用于調節熾熱棒與試樣端面的接觸壓力(0.3N)。
(2)試驗方法
①試件制備
每組試驗需五個試件,每個試件表面要求光滑無缺欠,長125mm,寬10mm,厚4mm。
②試驗步驟
在試樣寬面距點火端25mm和100mm處,各劃一條標線。將試樣水平固定在試件夾中。
將熾熱棒加熱到950℃,在轉動支架使熾熱棒與試件接觸,并開始計時。3min后將熾熱棒與試件轉離。從開始計時起詳細觀察試件有無可見火焰,如試件有燃燒,則記錄火焰前沿從第一標線到第二標線所需的時間。并計算其燃燒速度。
v=75/t(mm/min)
若火焰前沿未達到第二標線之前就熄滅,則記錄燃燒長度。
S=100-L
式中,L為從第二標線到未燃部分的最短距離,mm。
③結果評定
每個試樣結果按下列規定歸類
1)GB 2407—80/Ⅰ:沒有可見火焰。
2)GB 2407—80/Ⅱ:火焰的前沿到達第二標線之前熄滅,應報告試樣燃燒長度(如燃燒長度為50mm,則報告為GB 2407—80/Ⅱ-50mm)。
3)GB 407—80/Ⅲ:火焰前沿到達或超過第二標線,應該報告燃燒速度(如燃燒速度為20mm/min,則報告為GB 2407—80/Ⅲ-20mm/min)。
試驗結果以五個試樣中數字最大的類別作為該材料的評定結果,并報告最大的燃燒長度或燃燒速度。
2.水平燃燒試驗方法
水平試驗法(GB 2408—80)是在實驗室條件下測試試樣水平自支撐下的燃燒性能。
(1)試驗裝置
試驗在燃燒箱內進行,箱體左內側裝有一支內徑為9.5mm的本生燈。其內右側有固定試件的試件夾。本生燈向上傾斜45°,并裝有進退裝置。試驗用燃氣為天然氣、石油氣或煤氣,并備有s表及卡尺。
(2)試驗方法
①試件制備 每種材料需5個試件,每個試件要求平整光滑,無氣泡,長(125±5)mm,寬(13.0±0.3)mm,厚(3.0±0.2)mm,對厚度為2~13mm的試樣也可進行試驗,但其結果只能在同樣厚度之間比較。
②試驗步驟 首先在試樣的寬面上距點火源25mm和100mm處各劃一條標線,再將試件以長軸水平放置,其橫截面軸線與水平成45°角固定在試件夾上。在其下方300mm處放置一個水盤。
點燃本生燈,調節火焰長度為25mm并成藍色火焰,將火焰內核的尖端施用于試樣下沿約6mm長度。并開始計時,施加火焰時間為30s。在此期間內不得移動本生燈,但在試驗中,若不到30s時間試件已燃燒到第一標線,應立即停止施加火焰。
停止施加火焰后應作如下觀察記錄。
1)2s內有無可見火焰;
2)如果試樣繼續燃燒,則記錄火焰前沿從第一標線到第二標線所用時間t,求其燃燒速度v:
v=75/t(mm/min)
3)如果火焰到達第二標先前熄滅,記錄燃燒長度S:
S=(100-L)mm
式中,L為從第二標線到未燃部分的最短距離,精確到1mm。
觀察其他現象,如熔融,卷曲,結碳,滴落及滴落物是否燃燒等。
③結果的評定
每個試驗按下列歸類
1)GB 2408—80/Ⅰ:試樣在火源撤離后2s內熄滅。
2)GB 2408—80/Ⅱ:火焰前沿在到達第二標線前熄滅,此時應報告試樣燃燒長度S(如燃燒長度為50mm,報告為GB 2408—80/Ⅱ-50mm)。
3)GB 2408—80/Ⅲ:火焰前沿到達或超過第二標線,此時應報告燃燒速度v(如燃燒速度為20mm/min報告為GB 2408—80/Ⅲ-20mm/min)。
試驗結果以5個試件中數字最大的類別作為材料的評定結果,并報告最大燃燒長度或燃燒速度。
3.垂直燃燒法
垂直燃燒法(GB 2409—84)是在規定條件下,對垂直放置具有一定規格的試樣施加火焰作用后的燃燒進行分類的一種方法。
(1)試驗裝置
試驗是在內部尺寸為329mm×329mm×780mm的燃燒箱內進行。燃燒箱頂部開有直徑150mm的排氣孔,為防止外界氣流對試驗的影響,在距箱頂25mm處加一塊頂板,燃燒箱右側裝有試件夾支座,并使試件固定后能處于燃燒箱中心位置。箱體左側裝有向上傾斜45°的本生燈一個。固定在控制箱的水平滑道上。箱體下部放置一個放脫脂棉的支架。其他備用的還有s表及卡尺。
(2)試驗方法
①試件 每組試樣需5個試件,要求平整光滑無氣泡。長(130±3)mm,寬(13.0±0.3)mm,厚(3.0±0.2)mm。制好的試件應在標準氣候條件下調節48h。
②試驗步驟 試件垂直固定在試件夾上,試件上端夾住部分為6mm。放好脫脂棉。在距試件150mm處點燃本生燈,調節火焰高度為(20±2)mm,并呈藍色火焰。將本生燈中心置于試件下端10mm位置,火焰對準試件下端中心部分。開始計時。當對試件施加火焰10s后移開火源,記錄試件有焰燃燒時間,試件有焰燃燒熄滅后,按上述方法再施加火焰10s,分別記錄移開火焰后試件有焰燃燒和無焰燃燒時間。
③結果評價 將試件的燃燒性能分為FV-0,FV-1,FV-2三級。
如果一組5個試樣中有一個不符合表中要求,應再取一組試樣進行試驗,第二組5個試樣應全部符合要求。如果第二組仍有一個試樣不符合表中相應要求,則以兩組中數值最大的級別作為該材料的級別。如果試驗結果超出FV-2相應要求,則該材料不能采用垂直燃燒法評定。
六、常用玻璃鋼制品燃燒測試法
1. PMMA(亞加力/有機玻璃)
(1)收縮率0.4%~0.7%,遇火易燃燒,火焰接近無煙,火熄后會冒煙,火焰藍而帶黃,發出香甜水果味,有少許煙霧,火種離開后仍會燃燒,停機不需要用其他料進行清洗。
(2)室溫24h后,吸水0.3%,如有必要可焗75℃/2~4h。用原料噴塑烘干2h,當加入水口料或天氣潮濕(2~5月份)焗3h。
(3)模溫應為60℃,射嘴≥5mm,熔膠溫度為210℃~270℃,如溫度為260℃時,料停留時間不能超過8min。
(4)溫度設定。后:150~210℃、中間:170~230℃、中:180~250℃、前:180~275℃、 咀:180~275℃、模:60~90℃。
(5)可用慢速射膠(避免產生高度內應力,宜采用多級注塑或漸進的速度,產品厚宜慢速)。
(6)螺絲轉速配合周期:背壓越低越好。
2. ABS(常稱超不碎膠)
(1)收縮率0.4%~0.8%,加20%GF玻纖,后為0.2%~0.4%。
(2)底色為象牙色或白色,熱熔黏度隨溫度上升而穩步下降,熔點為175℃。
(3)燃燒時會產生黃色帶黑煙的火焰,發出類似橡膠的濃烈堿味,一般級別易燃,不能自動熄滅。
(4)室溫24h內吸水0.2~0.35%,如有必要可焗80℃/2~4h。用原料啤塑烘干2h,當加入水口料或天氣潮濕(2~5月份)焗4h。(注:須嚴格遵守貨物先進先出的管理制度)。
(5)模溫最好60℃,熱流道模具不適用于防火級ABS。
(6)盡可能使用慢速回膠,低溫機筒為低背壓。
(7)抗沖擊級:需要220~260℃,以250℃為佳。
電鍍級:需要250~275℃,以275℃為佳。
抗熱級:需要240~280℃,以265~270℃為佳。
防火級:需要200~240℃,以220~225℃為佳。
透明級:需要230~260℃,以245℃為佳。
含玻纖級:需要230~270℃,模溫60~95℃。
(8)在265℃下,機筒停留不能超過5~6min,280℃時不能超過2~3min。
(9)ABS料在機筒停留時間過長,炮筒過熱會使ABS制品頂出時無問題,但可能會在保存期內產生褐色或茶色條紋,停留時間差異或周期不定會造成制品在貯存期內發生變色。
(10)射速:防火級用慢速(免分解),抗熱級用快速(降低內應力),要生產出最佳產品,即有高度光澤,要采用高速多級的注塑速度,料要干爽,熔膠及模具溫度要高。
(11)螺絲轉速:最好慢速(配合周期)低背壓。
(12)ABS料在40~100℃下性質仍可保持不變,熱變溫度為100℃。
3.POM(常稱賽鋼)
(1)物料性質:即使在50℃下,其抗沖擊力仍保持良好,POM-H有最大沖擊強度,翹曲強度,抗疲勞及堅硬度,POM-K有較佳的遇熱穩定性,抗堿、抗熱水性,以上兩者屬晶體,吸水率低,收縮率小。
(2)POM為高度晶體(約80℃)的物料,收縮程度頗高,但會減少塑后收縮(精密制品要用高模溫才可生產出穩定的產品)。
(3)POM燃燒呈淡藍色,滴下膠液,殘余物料和煙霧不多,熄火后發出強烈的甲醛氣味,POM-H的熔點為175℃,POM-K的熔點為164℃。
(4)POM焗料85℃/2~3h。POM-H/POM-K可用215℃(190~230℃),絕不能超過240℃。用原料啤塑烘干2h,當加入水口料或天氣潮濕(2~5月份)時焗料3h。
(5)如設備優良(沒有熔膠阻塞點),POM-H可在215℃下停留35min,POM-K可在205℃下停留20min,不會出現分解。要小心清理,把廢料投入冷水中,在模塑溫度下,熔膠不能在機筒內停留超過20min,POM-K可在240℃下停留7min或210℃下停留20min。
(6)溫度設定。后:165~210℃、中間:162~200℃、中:170~210℃、 前:180~215燃燒、咀:170~215℃、模:40~120℃。
(7)射速:(填模速度)中及快,太慢會導致剝落,太快又會損壞澆口。
(8)螺絲轉速配合周期:背壓越低越好,洗機最好用聚烯烴(POLYDEFIN)清理,不能與PVC或防火級共享機筒,就算用也必須徹底清洗干凈,否則會發生爆炸。
4. PC(常稱防彈膠)
(1)PC屬于聚酯類,是由芳香族組合連結而成,燃燒較慢(防火級為V1,甚至是V0)。
(2)收縮性:0.6%~0.8%,含30%玻纖PC有0.3%~0.5%,PC/PBT調配物有0.8%~1%。
(3)不能長期接觸60℃以上的熱水,PC燃燒時會發出熱解氣體,塑料燒焦起泡,但不著火,離火源即熄滅,發出稀又薄的苯酚氣味,火焰呈黃色,發光呈淡烏黑色,溫度達140℃開始軟化, 220℃熔解,可吸紅外線。
(4)焗料:120℃/2~4h,PC/PBT調配物烘110℃,PC/ABS調配物焗110℃/1h,模溫為40~90℃,熔膠溫度為250℃。用原料啤塑烘干2h,當加入水口料或天氣潮濕(2~5月份)時焗料4h。
(5)應定期拆開射膠機檢查其熔膠情況,因為氣泡沫邊會顯示在制品表面,可能生產出低質產品(外觀仍然很美)。PC/ABS調配物熔膠溫度不能超過280℃,PC/PBT也一樣,GFPC則介于305~330℃之間。
(6)溫度設定。
未增強級:
后:275~300℃、中:280~310℃、中:285~325℃
前:285~315℃、咀:280~310℃、模:80~120℃
增強級:
后:300~315℃、中:305~320℃、中:310~345℃
前:315~330℃、咀:320~330℃、模:70~130℃
(7)機筒停留時間:320℃時會降質,發出二氧化碳,變黃色,機械性質減低,加工溫度范圍應避免過長,停留時間PC/PBT應少于7min。
(8)射膠速度越快越好,回膠速度要慢,低背壓(10BAR)有助于防止氣化導致降質。
(9)停機時不能用LDPE、POM、ABS、PA洗機,這些料會污染PC,使其降質,應用HDPE、PS、PMMA清理。
(10)勿用火炬清理注塑機金屬件,可用400℃烘熱,再用鋼絲工具清理。
七、熱塑性玻璃鋼制品使用測試方法
把試樣放在測試機固定底座上的兩個支撐上,進行彎曲測試(ASTM D790、ASTM D6272和ISO 178)。為了這個測試,橫梁的與拉伸測試的運動方向相反,推著而不是拖著試樣的非有支撐的中央,直至其彎曲并有可能斷裂。更換夾具不但很難保持位置的一致性(這經常影響測試結果),而且也容易碰壞嬌貴的部分傳感器,對實驗員力氣也是考驗,很多女性難以完成這項工作。在國內,因為很多熱塑性塑料在這個測試中不會斷裂,按標準測試方法需要計算撓度達到厚度1.5倍時的彎曲應力,最常用的是對4mm厚的試樣彎曲撓度6mm。
而且夾具的價錢有幾百元的,也有油壓操作的夾具貴至上千元。所以,盡量少換夾具。有的電子拉力試驗機如LDX-300型萬能材料試驗機,三點式彎曲夾具和拉伸夾具設計在一起,就減少了更換夾具的過程。酚醛塑料是用苯酚和甲醛聚合而成的熱固性樹脂加入各種添加劑混合而成的材料,具有很好的絕緣性,化學穩定性和黏附性。水封器酚醛塑料的主要缺點為色深,裝飾性差,抗沖擊強度小。主要用于生產層壓制品及配制膠黏劑和涂料等。
聚苯乙烯具有一定的機械強度和化學穩定性,電性能優良,透光性好,著色性佳,并易成型。缺點是耐熱性太低,只有80℃,不能耐沸水;性脆不耐沖擊,制品易老化出現裂紋;易燃燒,燃燒時會冒出大量黑煙,有特殊氣味。聚苯乙烯的透光性僅次于有機玻璃,大量用于低檔燈具、燈格板及各種透明、半透明裝飾件。硬質聚苯乙烯泡沫塑料大量用于輕質板材芯層和泡沫包裝材料。試樣如何保持在儀器底部是重要的,因為不同類型的測試需要不同的夾具。
八、玻璃鋼塑料制品常用測試方法
1.機械測試
(1)應力拉伸強度、應變和模量ASTM D 638(ISO 527)
理解材料性能的基礎是有了解關材料在負荷作用下的變化。知道了一定負荷(應力)引起的變形量(應變)后,設計者就可以開始預測產品在工作環境下的情況。拉緊情況下的應力/應變關系廣泛應用于比較材料或設計產品的機械性能。
拉伸應力/應變關系是這樣確定:一個狗骨形的試樣,以恒定速率拉長,記錄下所加負荷和伸長量,然后計算應力和應變。

(2)彎曲強度和模量ASTM D 790(ISO 178)
彎曲強度用來衡量材料抵抗彎曲的能力,也就是材料的剛度。和拉伸負荷不同,所有的負荷都加在同一方向上。在試樣中部加上一個簡單的活動支撐梁,產生三點載荷,在標準測試機上,加載頭以2mm/min的恒定速率壓向試樣。
通過記錄下來的數據畫出負荷撓曲曲線,然后計算出彎曲模量。這要用到五個負荷和撓曲并采用曲線剛開始的一段線性部分。
在需要說明彎曲性能時,彎曲模量(應力與應變的比值)是使用最廣泛的。彎曲模量相當于應力/應變曲線未變形部分的切線的斜率。
彎曲應力和彎曲模量的值以MPa(psi)為單位。
2.沖擊測試
在標準測試,如拉伸或彎曲測試中,材料緩慢吸收能量。而在實際生活中,材料經常遭受迅速的沖擊:下落物體、突然打擊、碰撞、跌落等。沖擊測試的目的就是模擬這些情況。Izod和Charpy方法被用來測驗試樣受到一定的沖擊力作用時的狀態,并估計其脆性或韌性。但這種數據不能用作元件設計計算時的數據來源。一種材料的典型狀態可以通過在不同條件、不同缺口半徑和測試溫度下測定不同類型的試樣而獲得。
兩種測試都在擺錘沖擊實驗機上進行。試樣夾在夾具上,有一定半徑的硬化鋼沖擊刃的擺錘從預定高度落下,導致試樣受到突然負載而剪切。擺錘的剩余能量使它上升,根據下降高度和回升高度的差值可以求得試棒斷裂需要的能量。這個測試可以在室溫下進行,也可以在低溫下進行,以測量低溫脆性。試棒的類型和缺口尺寸可以不同。
重物落下沖擊測試,如Gardner和Flexed板的結果與落下重物和支持物的幾何形狀有關。它們只能用于測定材料相對等級。
除非測試設備和試樣的幾何形狀與最終使用要求一致,否則沖擊值不能絕對化。如果失效模式和沖擊速度相同的話,通過各種測試方法得到的材料相對等級應該相同。
沖擊值的說明——ASTM與ISO比較
沖擊性能對試樣厚度和分子取向很敏感。ASTM和ISO方法中使用的試樣厚度差別可能對沖擊值有很大影響。厚度從3mm變為4mm甚至能夠通過分子質量和試樣厚度對Izod缺口沖擊的影響使失效方式發生轉變,從塑性轉變為脆性性能。但在3mm厚度時已經顯示出脆性的材料,如礦物和玻璃填充等級的材料不受影響。沖擊強化的材料也不會受到影響。
然而必須意識到——材料沒有改變,改變的只是測試方法。這里提到的塑性/脆性轉變很少在實際生活中出現,零件厚度大多為3mm或更小。
Izod沖擊強度ASTM D 256(ISO 180)
缺口Izod沖擊測試已經成為比較塑料材料抗沖擊能力的標準。然而,這個測試測出的模型零件的性能和實際環境中測出的沖擊性能沒有相關性。因為材料的缺口敏感性不同,這個測試對某些材料的影響可能會大于另一些材料。盡管它們經常被用來測量材料的抗沖擊能力,但這項測試更趨向于測量塑料的缺口敏感性而非其抗沖擊能力。測試值被廣泛接受為比較材料韌性的參考值。缺口Izod測試在確定具有許多尖角的零件,如加強筋和其他增加應力的零件的抗沖擊力時效果最好。無缺口Izod測試使用同樣的負載分布,只是試樣上沒有缺口(或者說試樣被反過來夾緊)。因為沒有引起應力集中的部位,這種測試的結果總是高于缺口測試的結果。
ISO命名反映了試樣類型和缺口類型:
#ISO 180/1A表示試樣類型1和缺口類型A。試樣類型1的尺寸是長80mm,寬10mm,厚4mm。
#ISO 180/1U表示同樣的試樣類型1,但反向夾緊(說明沒有缺口)。使用ASTM方法的試樣尺寸相似,缺口半徑和高度相同,但長度不同:63.5mm,而且更重要的在于厚度:3.2mm。
#ISO的結果定義為破碎試樣的以焦耳為單位的能量除以試樣的缺口面積。結果的單位為kJ/m2。
ASTM的結果定義為以焦耳為單位的沖擊能量除以缺口長度(試樣的厚度)。其單位為J/m。
3.可燃性測試
UL 94*總體 可燃性UL94等級是應用最廣泛的塑料材料可燃性能標準。它用來評價材料在被點燃后熄滅的能力。根據燃燒速度、燃燒時間、抗滴能力以及滴珠是否燃燒可有多種評判方法。每種被測材料根據顏色或厚度都可以得到許多值。當選定某個產品的材料時,其UL等級應滿足塑料零件壁部分的厚度要求。UL等級應與厚度值一起報告,只報告UL等級而沒有厚度是不夠的。UL 94等級總結:
HB 厚度<3mm的水平試樣緩慢燃燒,燃燒速度<76mm/min。
V-0 垂直試樣在10s內停止燃燒;不允許有液滴。
V-1 垂直試樣在30s內停止燃燒;不允許有液滴。
V-2 垂直試樣在30s內停止燃燒;允許有燃燒物滴下。
5V 對試棒燃燒5次,每次火焰都大于V測試中的火焰,每次持續5s。燃燒在60s內停止。
5VB 試樣板被燒穿(產生一個洞)。
5VA 試樣板未被燒穿(沒有產生洞)——UL最高等級。
(1)UL 94 HB*水平測試過程
對可燃性有安全方面的要求時,不允許使用HB材料。通常情況下HB級的材料不能于電器,但機械或裝飾品除外。有時,人們會有誤解:非FR材料(或沒有打算用作FR材料的材料)不會自動滿足HB的要求。盡管最不嚴格,UL 94 HB仍是一個可燃性分類等級,必須經測試檢測。
(2)UL 94-V0,V-1和V-2*垂直測試過程
垂直測試使用與HB檢測中相同的試樣。燃燒時間、發光時間、何時開始滴落以及下面的棉花是否被引燃都應注明。燃燒滴落被認為是燃燒擴散的主要原因,也是區分V-1與V-2的標準。
(3)UL 945V*垂直測試過程
UL 945V是所有UL測試中最嚴格的,UL 945V垂直測試過程兩個步驟。
步驟一:
垂直安裝一個標準可燃性試棒,使其經受五次127mm火焰,每次持續5s。如果此后試棒燃燒時間短于60s且液滴不引燃下面的棉花,則通過測試。整個過程要對5個試棒進行重復測試。
步驟二:
同樣厚度的試樣板在水平位置經受同等火焰的測試,整個過程要對3個試樣板重復進行測試。這個水平測試形成2個等級:5VB和5VA。5VB允許產生洞(燒穿)。5VA不允許產生洞。
UL945VA是所有UL測試中最嚴格的,特別用于大型辦公機械的防火罩。對于那些預期壁厚小于1.5mm的產品,應使用玻璃填充材料等級。
(4)CSA可燃性CSA C22.2 第0.6號,測試A*
這個加拿大標準協會的可燃性測試的方法與UL 945V測試的方法相似。然而,這個測試更加嚴格:每次測試火焰要持續15s。而且在前4次火焰測試中,試樣必須在30s內熄滅;在第五次測試后,火焰在60s內熄滅(而UL945V的5次火焰測試各持續5s)。
滿足CSA測試的結果也被認為滿足UL 945V。
(5)有限氧氣指數ASTM D 2863(ISO 4589)*
有限氧氣指數用來測量材料在受控環境中的相對可燃性。有限氧氣指數是維持熱塑性塑料材料火焰時,空氣中所需的最低氧氣含量。
測試所用氣體是外部控制的氮氣和氧氣的混合物。一個支撐的試樣由引火火焰點燃,然后拿走引火火焰。在接下來的過程中,氧氣濃度逐漸降低,直至試樣不能維持燃燒。有限氧氣指數或LOI定義為材料可以燃燒3min或50mm所需的最低氧氣濃度。LOI值越高就越不容易燃燒。這項測試并不反映實際火情下材料的著火危險。