塑料性能測試PPT課件

1、主講人：張琳主講人：張琳11、什么是沖擊強度、什么是沖擊強度2、沖擊強度的測試方法？單位？、沖擊強度的測試方法？單位？3、什么是拉伸強度、什么是拉伸強度4、什么是斷裂伸長率、什么是斷裂伸長率5、拉伸強度的測定方法？單位？、拉伸強度的測定方法？單位？2 熱性能熱性能 燃燒性能燃燒性能 電性能電性能3l塑料熱性能塑料熱性能n什么是熱性能什么是熱性能？ 與熱或者溫度相關(guān)的性能的總稱。與熱或者溫度相關(guān)的性能的總稱。n為什么我們要考慮塑料的熱性能？為什么我們要考慮塑料的熱性能？1、加工成型、加工成型2、尺寸穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性3、力學性能、力學性能4n怎樣表征塑料的熱性能？怎樣表征塑料的熱性能？l塑料熱性

2、能塑料熱性能熱物理性能熱穩(wěn)定性能性能流動性耐寒性玻璃化溫度玻璃化溫度、熔點或軟化溫度熔點或軟化溫度、熱導率、比熱容熱導率、比熱容尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性、熱變形溫度、收縮率、熱變形溫度、收縮率、熱膨脹熱膨脹熔體流動速率熔體流動速率、凝膠點、凝膠點低溫脆化溫度低溫脆化溫度、軟質(zhì)塑料的硬化溫度、軟質(zhì)塑料的硬化溫度5u維卡軟化溫度的測定維卡軟化溫度的測定聚合物形變聚合物形變-溫度曲線溫度曲線6 在一定條件下一定條件下（試樣的升溫速率，壓針橫截面積1mm2,施加于壓針的靜負荷、試樣尺寸等），壓針頭刺入試樣1mm時的溫度，作為維卡軟化點溫度。78 形狀形狀： 邊長為10mm的正方形或者直徑為 10mm的圓形

3、 厚度厚度：3-6.5mm 要求要求：表面平整、平行、無飛邊 測試次數(shù)測試次數(shù)：兩次以上91011 試樣的制備方法試樣的制備方法 試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié) 試樣的尺寸試樣的尺寸 升溫速率升溫速率12l塑料燃燒性能塑料燃燒性能13n塑料燃燒性能的指標？塑料燃燒性能的指標？ 點燃速度、火焰的傳播速度、火焰的持續(xù)時間、火焰的熄滅速度、放熱量、放熱速度、煙霧的生成量、毒氣的產(chǎn)生量14n常用的測試方法常用的測試方法15u氧指數(shù)法（氧指數(shù)法（GB/T2406）n測試原理測試原理 塑料試樣在氧、氮混合氣流中維持平穩(wěn)燃燒所需的最低氧氣濃度，以氧所占的體積百分比所示。n優(yōu)點優(yōu)點 結(jié)果具有良好的重現(xiàn)性，結(jié)果準

4、確直觀 將一個試樣垂直固定在向上流動的氧、氮混合氣體的透明燃燒筒里，點燃試樣頂端，并觀察試樣的燃燒特性，把試樣連續(xù)燃燒時間或試樣燃燒長度與給定的判據(jù)相比較，通過在不同氧濃度下的一系列試驗，估算氧濃度的最小值。16n實驗裝置實驗裝置1718n測試步驟測試步驟19n結(jié)果計算結(jié)果計算20 氣體流速氣體流速 氧氣濃度控制氧氣濃度控制 試樣的尺寸試樣的尺寸 溫度溫度 增塑劑及填料增塑劑及填料n測試影響因素測試影響因素21l塑料電性能塑料電性能22 塑料產(chǎn)品電性能如何表示？ 為什么要測試塑料產(chǎn)品電性能? 塑料產(chǎn)品電性能測試方法、測試原理及儀器? 測試塑料電性能的流程是怎樣的？231.任務告知： 擬實現(xiàn)的知

5、識目標： 髙阻計結(jié)構(gòu)與原理； 電阻率測試方法與原理； 塑料的電性能相關(guān)知識。 擬實現(xiàn)的能力目標 懂得儀器的結(jié)構(gòu)、校準和調(diào)零； 能制備測試試樣； 能測試塑料薄膜的表面電阻率和體積電阻率； 正確記錄結(jié)果，給出測試報告。 242.任務的引入u 如何制備塑料產(chǎn)品電能測試試樣?u 髙阻計結(jié)構(gòu)有何特點?它的工作原理怎樣的?u 電阻率測試方法有哪些?它的工作原理怎樣的?u 髙阻計如何校準和調(diào)零?u 如何對測試數(shù)據(jù)進行處理？u 影響電性能測試結(jié)果因素有哪些？253.任務的實施測試塑料薄膜的電阻率測試塑料薄膜的電阻率 u指導老師講解、示范指導老師講解、示范u各組測試塑料薄膜的電阻率各組測試塑料薄膜的電阻率 26

6、4.歸納總結(jié)u各組匯報測試塑料薄膜的電阻率測試情況u指導老師對各組的測試進行評價u指導老師講解塑料電性能27電性能什么叫塑料電性能？ 電阻率、介電強度、相對介電常數(shù)，和介電損耗角正切等與電有關(guān)的性能，統(tǒng)稱為電性能。塑料的電性能的特點 塑料體積電阻率1016cm； 介電損耗角正切10-4， 有較寬的介電常數(shù)。塑料的應用 電機，需要選擇介電強度高、介電損耗小的絕緣材料； 電容器，必須用介電損耗小而介電常數(shù)盡量大的材料； 儀表絕緣部件，要選用介電損耗小而電阻率高的材料； 高頻干燥，焊接、熱處理等過程，需要介電損耗較大 消除去靜電，材料要有較低的電阻率（109 cm以下）28一、介電強度測定 基本概念

7、1。電擊穿 高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但隨著施加電壓的升高，性能會逐漸下降。當電壓升到一定值時變成局部導電，此時稱材料被擊穿。2。介電強度（擊穿強度）： 指造成聚合物材料介電破壞時所需的最大電壓，一般以單位厚度的試樣被擊穿時的電壓數(shù)表示。 式中：E介電強度，KV/mm V擊穿擊穿電壓，KV d試樣厚度，mmdVE擊穿29基本原理通常介電強度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。塑料擊穿的主要表現(xiàn) 絕緣性能破壞，擊穿點上產(chǎn)生電弧，材料穿孔熔化、變焦、燒毀等。固體介質(zhì)中，總有一些自由電子存在，在外電場作用下被加速而撞擊中性原子，致使原子電離，最終造成材料擊穿。高分子的擊穿通常與溫度有關(guān) 當?shù)陀谀骋粶?/p>

8、度時，界電強度與溫度無關(guān)電擊穿 高于這一溫度時，隨溫度升高而界電強度降低。高分子材料在發(fā)生電擊穿時，常伴隨有熱擊穿。 熱擊穿，介電強度隨溫度增加而迅速降低。塑料擊穿的特點： 塑料材料的擊穿過程，通常伴隨著熱擊穿與電擊穿，很難說界定是某種擊穿。 一般來說，工作溫度高，散熱條件差，介質(zhì)電導及損耗大的材料，發(fā)生熱擊穿的幾率高。30基本原理 熱擊穿的原理 塑料介質(zhì)在電場中發(fā)生的熱量大于它能散發(fā)的熱量，使其內(nèi)部溫度不斷升高。 溫度升高導致其電阻下降，流經(jīng)試樣電流增大，產(chǎn)生的熱量更多，如此循環(huán)不已，致使介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚集態(tài)，失去了耐電壓能力、材料被破壞。 熱擊穿的外部表現(xiàn)： 介電強度隨溫度升高而迅速下降

9、； 熱擊穿與電壓作用的長短有關(guān)； 與電場畸變及周圍介質(zhì)的電性能關(guān)系不大； 擊穿點多發(fā)生在電極內(nèi)部。31試驗方法 短時法（連續(xù)均勻升壓） 施加于試樣的電壓從零開始，以均勻速率逐漸增加到材料發(fā)生介電破壞。 低速升壓法（逐級升壓） 將預測擊穿電壓值的一半作為起始電壓，然后以均勻速率增加電壓直到發(fā)生擊穿。 每級升壓值大約為V擊穿的510。 在交變電場中，介電損耗而發(fā)熱，會造成介電強度試驗時所用電場的頻率不同，介電損耗也不同。 在交流電場中使用的材料，應在規(guī)定頻率的交流電下進行。 在直流場合使用的材料，試驗要在直流電下進行；32試驗方法 介電強度試驗方法有 ASTM D1491992、GB 104819

10、89、IEC出版物243 主要設(shè)備 高壓變壓器，該變壓器應具有足夠的容量，保證在介質(zhì)被擊穿的瞬間不被燒壞，其電流波形失真度不低于5，否則影響測試結(jié)果。 自動升壓裝置，保證電壓能均勻上升，并能控制升壓速度。 T1為自偶變壓器，T2是升壓變壓器。 T2變壓比不同，其輸出最高電壓不同， 當T1升壓時，T2高壓輸出也升高，直到試樣被擊穿。33自動升壓電路圖34操作要點1）準備：裝上試樣，接通電源。 電源電壓表指示電壓值，直流電壓表指示直流電壓。 合上高壓開關(guān)K1，電流繼電器J1動作，紅燈亮。2）升壓：按升壓按鈕Ky正，升壓繼電器J2動作 直流電動機帶動調(diào)壓變壓器勻速升壓，當試樣被擊穿瞬間，過電流繼電器

11、J4 動作，J4-1常閉觸頭斷開，切斷J1、J2，紅燈滅（高壓斷開），藍燈滅（電機停轉(zhuǎn)）。 當試樣未被擊穿時，上限行程開關(guān)B1動作，常閉觸頭斷開，動作同上。3）降壓： 在試樣被擊穿或上限行程開關(guān)動作的瞬間，自動降壓接頭短接，降壓繼電器J3動作，綠燈亮，電機換向旋轉(zhuǎn)，使調(diào)壓變壓器電壓降至“0”的位置，B2下限行程開關(guān)動作，切斷J3，電機停轉(zhuǎn)。35試 樣形狀和尺寸見表。試樣厚度不大于試樣厚度不大于3mm，可以單面或雙面加工成，可以單面或雙面加工成20.1mm。36操作要點測量試樣的厚度 在電極面積下沿直徑方向測三點，或在擊穿部位附近測量其厚度；試驗環(huán)境： 常態(tài)，205，相對濕度655% 。 熱態(tài)或

12、潮濕環(huán)境，按產(chǎn)品標準規(guī)定調(diào)節(jié)。試驗媒質(zhì)： 氣體媒質(zhì)一般采用空氣，液體媒質(zhì)用變壓器油或能耐高溫的氣缸油。試樣表面需用綢布蘸上對材料無任何作用的溶劑擦凈，裝入儀器內(nèi)兩電極之間，保持良好接觸。試樣擊穿判斷 沿施加電壓方向的位置有貫穿小孔、開裂或燒焦等痕跡 可用重復施加試驗電壓來判斷。37影響因素與討論（一）試樣的厚度 隨試樣厚度增加，介電強度減小。 在擊穿中，既有電擊穿，也有熱擊穿。 從熱擊穿理論來講 試樣厚度增加，散熱條件變壞，促使單位厚度的擊穿電壓降低。 從電擊穿理論講 當試樣較薄時，電子加速時間相應地減小，電子不易從電極上逸出，其介電強度也相應增加。38（二）升壓速度 以電擊穿為主的試樣，升壓

13、速度的影響不大； 以熱擊穿為主的試樣，隨升壓速度提高而增大。39（三）電極倒角r 電極與試樣接觸平面邊緣形成的半徑r的角稱為倒角。 當電極面積變化不大時，介電強度變化不大， 當電極變成半圓球狀（r很大），介電強度變化較大。 邊緣效應，靠邊緣處場強非常大的現(xiàn)象。 由于邊緣效應，電極邊緣間的介質(zhì)容易已被擊穿。 而邊緣處場強的大小與倒角r有關(guān)系， 一般r小，場強變大，所以，標準方法中規(guī)定2.5mm。40電極倒角r的影響41影響因素討論 (四)媒質(zhì) 為縮小試樣尺寸并防止邊沿面放電，往往把試樣和電極放在媒質(zhì)中進行試驗。 媒質(zhì)會影響電極間的電場分布，致使介電強度發(fā)生變化。 因為在電場作用下，油中雜質(zhì)會集聚

14、電極邊緣，形成導電薄膜，而使邊緣效應減弱，故臟油會使電場均勻，凈油無此作用。 若媒質(zhì)不含（或含極少）導電雜質(zhì)，則其電性能指標穩(wěn)定，試結(jié)果也穩(wěn)定，相反測試結(jié)果的重現(xiàn)性就差。 標準方法中規(guī)定用變壓器油作為媒質(zhì)。42影響因素 (五)試驗環(huán)境 多數(shù)材料在低溫下，介電強度與溫度無關(guān)， 當溫度升高至某個高度，介電強度隨著溫度升高而下降。 濕度增加，介電強度也下降。 水分進入試樣，電導變大之故。 （六）試樣加工 不良的加工方法會在材料中形成缺陷， 例如弱的熔接縫、氣泡流線和雜質(zhì)顆粒，都會使介電強度降低3060%，降低程度隨缺陷的嚴重程度而異。43二、介電常數(shù)和介電損耗角正切試驗 基本概念 在單位電場中，單位

15、體積內(nèi)積蓄的靜電能量的大小表示為絕緣材料的介電常數(shù)。 相對介電系數(shù)是表征絕緣材料在交流電場下介質(zhì)極化程度的一個參數(shù)。 介電常數(shù)表示： 假設(shè)把絕緣材料作為電介質(zhì)制成的電容器 用指定頻率測定電容器的等效并聯(lián)電容量與將電介質(zhì)換成真空場合的靜電容量之比。0CCx44 介電損耗角正切是表征電介質(zhì)材料在交流電場下能量損耗的一個參數(shù)，表示為每個周期內(nèi)介電損耗的能量與儲存的能量之比。能量每個周期內(nèi)介電儲存的能量每個周期內(nèi)介電損耗的tg電容器在交流電路時，當沒有損耗時，流過電熱器的電流會超前電壓電容器在交流電路時，當沒有損耗時，流過電熱器的電流會超前電壓90電氣角。電氣角。當介質(zhì)有損耗時，則通過的電流和電壓相位

16、差當介質(zhì)有損耗時，則通過的電流和電壓相位差中的余角中的余角角叫介質(zhì)角叫介質(zhì)損耗角，損耗角，角正切值角正切值tg就叫介質(zhì)損耗因數(shù)，亦叫介電損耗角正切。就叫介質(zhì)損耗因數(shù)，亦叫介電損耗角正切。介質(zhì)損耗角正切 tg45介質(zhì)能量的損耗 介質(zhì)損耗的原因很多 由電導引起極性分子偶極弛張，極化引起的能量損耗； 因結(jié)構(gòu)不均勻引起的， 游離式電介質(zhì)損耗等。 介質(zhì)損耗主要表現(xiàn) 在介質(zhì)在交變電場中吸收電場能量使介質(zhì)本身發(fā)熱，因而損耗了電能量。 損耗因數(shù)愈大，則介質(zhì)損失在發(fā)熱方面的能量越大。 46測試方法 IEC250（1969）、GB14091989。 儀器：高壓電橋、低壓西林電橋、變壓器電橋，Q表 測量電極 金屬膜

17、，導電橡膠或?qū)щ娡苛现悺?電極接觸法： 電極貼在試片的兩表面上進行測定的方法。 非接觸式電極 在電極系統(tǒng)中，試樣的一側(cè)或二側(cè)留有氣體或液體間隙。 對于損耗很少或極薄的試樣采用。47 試樣，平板（圓形、方形）或管狀的試樣。 試樣的尺寸視電極裝置而定，厚度不大于3mm。 試樣須根據(jù)產(chǎn)品需要選擇預處理的條件。 試驗時的環(huán)境： 常態(tài)：環(huán)境溫度205，相對濕度655% 。 熱態(tài)或潮濕態(tài)，視具體需要選取。 熱態(tài)預處理后的試樣須在溫度205，相對濕度655% 的條件下，冷卻到溫度205后方能進行常態(tài)試驗。48三、絕緣電阻率的測定 基本概念 電阻率用于表征材料的非導電能力，絕緣性能。 導體，電阻率106 c

18、m ；絕緣體，109 cm； 半導體，在106109 cm 體積電阻率v，平行材料中體積電流方向的電位梯度與該處電流密度之比。 電流通過1cm3正方體電介質(zhì)的電阻 ，cm。 表面電阻率s，平行試樣表面電流方向電位梯度與表面單位寬度上電流之比。 電流通過1cm2電介質(zhì)表面的電阻，。49測試原理00RVIRREImVvv00RVERRmv當當RVR0 時，有時，有 ：mvVERR0dSRvvdsVERmv0根據(jù)：根據(jù)歐姆定律，回路電流根據(jù)歐姆定律，回路電流Iv50測試方法 電阻率測試有直接法和比較法。 直接法又分高阻計法和檢流計法。 檢流計法的原理： 用檢流計測量流經(jīng)試樣的微小電流從而計算出試樣的

19、電阻值，再根據(jù)試樣和電極的尺寸計算電阻率。 高阻計法 把試樣與高阻計中的輸入電阻串聯(lián)，輸入電阻產(chǎn)主的電壓降經(jīng)放大后，再由指示儀表直接顯示出電阻值，根據(jù)試樣及電極的尺寸計算電阻系數(shù)。 高阻計法按GB14101989標準進行。51試樣形狀與尺寸試樣表面的油污等雜質(zhì)，可用對被測材料無腐蝕作用試樣表面的油污等雜質(zhì)，可用對被測材料無腐蝕作用的溶劑擦凈。的溶劑擦凈。測試前，須進行預處理。測試前，須進行預處理。52電極的形狀與配置 試樣的形狀不同，電極的配置也不同 電極材料有鋁箔、導電橡膠、黃銅、不銹鋼等。53測試試樣及電極54測試要點 （1）準備工作 試樣須按產(chǎn)品標準規(guī)定或使用要求進行預處理。 常態(tài)環(huán)境：205，RH 655% 。 熱態(tài)或濕態(tài)處理根據(jù)實際選定條件， 處理后須在205、655% 的條件下冷卻至試驗環(huán)境。 從處理環(huán)境取出的試樣，至試驗完畢不應超過5min。 受潮或浸漬液體媒質(zhì)處理的試樣，應用濾紙吸去表面液滴，去除試樣表面的油污等雜質(zhì)。 測量厚度，在試樣測量電極的面積下，沿著直徑測量三點，取其算術(shù)平均值。55（2）測試 按儀器的說明書操作，測定其體積或表面電阻。 把試樣接入儀器測量端，開啟高阻計電源； K1置于“放電”位置，K3置于“短路”端。 根據(jù)要求選擇測量端的檔次； 對試樣充電一定的時間后（一般15秒）， K3轉(zhuǎn)至測量端，加上試驗電壓后1 min（或