1、工程材料標準和測試第1頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20221中國工程塑料網要講述的主題國際標準化組織和標準代號塑料行業主要涉及到的標準塑料的力學性能塑料的熱學性能塑料的電學性能塑料的光學性能塑料的顏色表征塑料的燃燒性能塑料的流變性能塑料的耐侯性能第2頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20222中國工程塑料網主題深度介紹基本情況實驗的定義、意義標準的差別經常遇到的問題第3頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20223中國工程塑料網國際化標準組織和標準代號 返回ISO 國際標準化組織IEC 國際電工

2、委員會 電工標準、電氣、電子工程UL 美國保險業試驗所 安全標準（電氣、防盜、事故、防火、船舶工業）ITU 國際電信聯盟四大國際性組織非政府第4頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20224中國工程塑料網塑料行業主要涉及到的標準 返回ASTM 美國材料與試驗協會 1902年成立 材料性能和試驗 是國際標準的主要來源DIN 德國標準化學會 EN（歐洲標準化委員會）的主體 ANSI 美國國家標準學會 1982年成立BSI 英國標準學會GB 中國國家標準學會 GB/T推薦標準JIS 日本工業標準調查會VW 德國大眾公司標準GME 通用汽車標準 ES 日本三菱區域性組織非

3、政府政府企業第5頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20225中國工程塑料網其他常見的和塑料有關的國外組織代號代號含義負責機構API美國石油學會標準美國石油學會（API）ASME美國機械工程師協會標準美國機械工程師協會（ASME）BS英國國家標準英國標準學會（BSI）DIN德國國家標準德國標準化學會（DIN）NF法國國家標準法國標準化協會(AFNOR)SAE美國機動車工程師協會標準美國機動車工程師協會（SAE）VDE德國電氣工程師協會標準德國電氣工程師協會標準（VDE）第6頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20226中國工程塑料網常

4、見的汽車行業標準標準代號組織機構DelphiDelphi汽車內部標準 Delta-Delta Delta-Delta汽車公司標準 FMVSS 聯邦機動車輛安全標準 Ford福特汽車公司標準 GMB 通用汽車巴西 GMNA 通用汽車北美 GMW通用汽車工程規格 Holden-Holden Holden-Holden公司標準 ISUZU鈴木汽車公司標準 JAGUAR美洲虎汽車公司標準 NAVISTAR 國際卡車和發動機公司標準 OPEL歐寶汽車公司標準 SAE 美國機動車工程師協會標準 第7頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20227中國工程塑料網在我國塑料常用的標

5、準第8頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20228中國工程塑料網我國和塑料有關的標準代號行業標準名稱行業標準代號主管部門林業LY國家林業局輕工QB國家輕工業局紡織FZ國家紡織工業局石油天然氣ST國家石油和化學工業局化工HG國家石油和化學工業局石油化工SH國家石油和化學工業局建材JC國家建筑材料工業局地質礦產DZ國土資源部汽車QC國家機械工業局民用航空MH中國民航管理總局兵工民品WJ國防科工委船舶CB國防科工委航空HB國防科工委航天QJ國防科工委鐵路運輸TB鐵道部交通JT交通部電子SJ信息產業部物資管理WB國家國內貿易局衛生WS衛生部包裝BB中國包裝工業總公司第9

6、頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/20229中國工程塑料網塑料的力學性能 返回力學性能的測試表征 應力值應變值應變速率時間溫度應力形式第10頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202210中國工程塑料網塑料的力學性能 返回剛性和柔性 基礎實驗：拉伸試驗、壓縮試驗、剪切試驗 復合實驗：彎曲試驗、蠕變、疲勞、應力松弛等彈性 比例極限 硬度韌性和脆性（缺口敏感性） 沖擊實驗（簡支梁、懸臂梁、拉伸沖擊/落重沖擊/高速沖擊） J積分實驗 高速拉伸實驗第11頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202211中國工程塑

7、料網剛性的表征完整的剛性表征應是材料在不同方向上拉伸模量和剪切模量組成矩陣的模C11也叫拉伸楊氏模量，使用的最多同一材料因為應力-應變模式一致，因此可用強度來部分代替模量表征剛性塑料的拉彎實驗數據不能直接用于工程設計。 1）粘彈態的存在是根本原因 2）形狀因子A0的介入第12頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202212中國工程塑料網塑料的剛性試驗 返回標準IS0DINGBASTM拉伸試驗104mm啞鈴型12.73.2mm啞鈴型彎曲試驗80104mm101.612.73.2mm壓縮試驗細長比10，高30mm301510mm24.512.712.7mm幾種標準的試

8、樣區別第13頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202213中國工程塑料網塑料的力學性能拉伸試驗 返回 比例極限第14頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202214中國工程塑料網拉伸試驗的典型圖譜彈性段非常小屈服強度和斷裂強度的選取超軔材料的伸長率試驗現有標準無法滿足（新型拉伸樣條）第15頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202215中國工程塑料網拉伸實驗中常見的錯誤第16頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202216中國工程塑料網彎曲應力是使用中最常見的應力模式彎曲應

9、力是拉伸和壓縮的復合應力彎曲實驗有三點彎曲和四點彎曲之分彎曲實驗中的饒度應根據樣條實際尺寸選取第17頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202217中國工程塑料網彎曲強度和拉伸強度的關系第18頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202218中國工程塑料網彎曲模量GB/T9341-2000 塑料彎曲性能試驗方法彎曲應力彎曲應變給定彎曲應變0.0005和0.0025，求取相應彎曲應力對應饒度s為0.085mm和0.427mm，分辨率為0.005mm的儀器，理論誤差就高達2%，所以標準規定模量要取3位有效數字。第19頁，共67頁，2022年

10、，5月20日，4點12分，星期三9/16/202219中國工程塑料網彎曲模量測試中存在的問題許多拉力機軟件中模量的計算是和國標要求不同的。 1）力值有效范圍， 標準的隱含要求最小力值能達到0.1N 2）取樣點 雙點取樣 3）取樣頻率 3.11注3：能借助計算機用兩個不同的應力/應變點測量 模量，即把這兩點間的曲線經線形回歸后來表 示 最小取樣頻率需要400Hz第20頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202220中國工程塑料網兩個彎曲的測試標準區別GB/T9341-2000塑料彎曲性能試驗方法（等同采用IS0178-1993），適用于熱塑性模塑和擠塑材料，熱固性模

11、塑材料，纖維增強熱固性和熱塑性復合材料與熱致液晶聚合物，不適合硬制微孔材料和含有微孔材料得夾層結構材料；GB1449-1983玻璃纖維增強塑料彎曲性能試驗方法適用于玻璃纖維織物增強塑料板材和短切玻璃纖維增強塑料 適用范圍第21頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202221中國工程塑料網兩個彎曲的測試標準區別試驗參數GB/T9341GB1449樣條尺寸長l=802mml120mm寬b=10.00.2mmb=150.5mm高h=4.00.2mmh=60.2mm壓頭尺寸上壓頭R1=5.00.1mmR1=5.00.1mm下壓頭R2=2.00.2mm（試樣厚度h3mm）R

12、2=5.00.2mm（試樣厚度h3mm）R2=0.50.2mm（試樣厚度h3mm）R2=2.00.2mm（試樣厚度h3mm）試驗速率v=2mm/minv=10mm/min（彎曲強度）v=2mm/min（彎曲模量）第22頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202222中國工程塑料網彎曲強度中剪應力的修正饒度很大時，支座的反作用力有水平分力，對結果有影響，應采用下面的公式進行修正。標準中默認的誤差是3.5%第23頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202223中國工程塑料網關于試驗速率彎曲性能的試驗速度主要取決于試樣測試時的受力點處外部纖

13、維的應變速率Sr。GB/T9341中要求應變速率Sr應盡可能接近1%/min，速度允差為20%（v10mm/min）和10%（v10mm/min），應是有樣條時的情況ASTMISO第24頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202224中國工程塑料網關于拉力機的選型問題最大力值：拉、彎：20000N 壓縮：50000N最小力值：0.1N引伸計：0.05mm測力精度：0.01N饒度精度： 0.005mm速度精度： 0.1mm/min取樣頻率：400Hz第25頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202225中國工程塑料網塑料的彈性試驗 返回

14、回彈硬度 洛氏硬度（Rockwell）：不同試驗力作用下的壓入深度 差。 邵氏回彈硬度壓痕硬度 球壓痕硬度/布氏（Brinell）硬度：標準試驗力作用下 單位壓痕 面積承受的壓力 MPa 邵/肖氏硬度（Shore）：規定時間時針壓深度（無單位） 維氏（viekers）硬度等針劃硬度 莫斯（Mohs）硬度、比氏（Bierbaum）硬度第26頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202226中國工程塑料網塑料的彈性試驗 返回幾種標準的試樣區別標準IS0GBDINASTM球壓痕硬度厚度=4mm洛氏硬度厚度6mm厚度6.35mm邵氏硬度厚度6mm厚度5mm厚度6mm第27頁

15、，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202227中國工程塑料網洛氏硬度初始實驗力的加載是為了消除表面不平整對試驗結果的影響試樣的平整度對測試結果有很大影響，標準中無要求。不能忽視邊緣效應。重疊試樣會使數據的變異系數增加。第28頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202228中國工程塑料網邵氏硬度邵氏硬度和材料的耐劃傷性能相關。邵氏A：軟塑料 PE、POE、PU、PVC 邵氏D：較硬的塑料 PP、ABS如果試驗表征不是彈性而是耐劃傷性質的情況下，硬塑料測試邵氏硬度也是有意義的。A硬度壓針長度2.50mm，針頭1.25mm，面積1.23mm

16、2第29頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202229中國工程塑料網雷諾-標致耐劃傷實驗 PSA D421755第30頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202230中國工程塑料網塑料的韌性試驗和剛性試驗相比，韌性試驗的主要區別在于應變速率的不同 。不同的沖擊試驗方式，主要的區別是實現沖擊的方式、試樣的受力模式和試樣獲取的初始能量之間的差異。沖擊模式中，近代逐漸引入單軸和多軸的區別，多軸沖擊更能表征材料的實際受力情況。塑料的沖擊試驗是最繁雜的，現在已有的沖擊試驗標準高達500個。第31頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分

17、，星期三9/16/202231中國工程塑料網塑料的韌性試驗 返回沖擊強度：單位面積上吸收的能量W=W變形能 +W斷裂引發能 +W斷裂擴展能 +W試樣飛出功 +W試驗能耗韌性缺口敏感性延性第32頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202232中國工程塑料網塑料的力學性能 返回幾種標準的試樣區別標準IS0DINGBASTM簡支梁80104mm7515/103mm33/4510/153mm缺口：V、U1201510mm5064mm缺口：U無缺口：沖擊韌性有缺口：沖擊強度80104mm5064mm1201510mm1251313mm缺口：U、V12712.73.2mm12

18、712.76.4mm缺口：V懸臂梁80104mm63.512.712.7mm63.512.76.4mm63.512.73.2mm缺口：V80104mm63.512.712.7mm63.512.76.4mm63.512.73.2mm缺口：V無缺口25.412.71.6mm缺口12712.73.2mm12712.76.4mm缺口：V第33頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202233中國工程塑料網沖擊試驗中常遇到的問題返回 沖擊的區別不同試驗數據沒有明顯關系 簡支梁彎曲應力 懸臂量剪切應力 拉伸沖擊拉伸應力J/m和KJ/m2的區別 J/m除以以毫米為單位的寬度數據為

19、KJ/m2缺口和無缺口的區別 缺口試驗中，試樣的W變形能約為零。對脆性材料測量簡支梁無缺口沖擊是失效的。沖擊測試中NB要求應指出測試條件。第34頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202234中國工程塑料網沖擊試驗中常遇到的問題沖擊錘的自然位置調整常常被忽略沖擊試驗中預仰角的校準是非常關鍵的。簡支梁沖擊試驗中的跨厚比70/4=17.5第35頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202235中國工程塑料網彎曲試驗和間支梁沖擊試驗第36頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202236中國工程塑料網J積分試驗可以

20、精確表征W斷裂引發能的情況。采用三點彎曲試驗，在預制缺 口的情況下，加以不同的負荷， 求取應力-應變曲線的面積表征能量。 J積分定義：一組名義上相同(即外形相同,只有裂紋長度不 同)的試樣,單調地加載相同位移時,所需要的形變變化率： 式中:B為試樣厚度,mm;a為裂紋長度,mm。第37頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202237中國工程塑料網幾種實驗的應變速率比較拉伸/彎曲 2mm/min=0.00003m/s高速拉伸試驗500mm/min=0.008m/s簡支梁： 2.9m/s（沖擊能量4J） 3.8m/s（沖擊能量4J）懸臂梁： 3.5m/s落重法：0.5

21、m 3.13m/s 1m 4.42m/s 2m 6.26m/s 第38頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202238中國工程塑料網塑料的熱性能 返回高溫熱性能 短期：熱變形溫度、維卡、扭擺 長期：長期耐熱、UL溫度指數、高溫蠕變低溫熱性能 沖擊脆化溫度導熱性和熱膨脹性尺寸穩定性第39頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202239中國工程塑料網塑料的熱性能 返回標準IS0GBDINASTM熱變形80：10：4mm120：10：15mm110：3.0-4.2：9.8-15mm127：3.2-12.7：12.7mm維卡厚度36mm厚度3

22、6.4mm厚度=3.05mm幾種標準的試樣區別第40頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202240中國工程塑料網熱變形溫度熱變形溫度：高溫失去剛性的可能。 1.80/0.45/8.00：沒有區別，主要看材料應用時受力的大小。 K=T1.8/T0.45 可以看作是材料失去剛性的量度。測試前樣條一定要進行熱處理去除內應力，否則數據不實。可以和彎曲試驗進行類比，可以看出溫度-負荷的等同效應。熱變形溫度測試中的跨厚比 GB 6.7 IS0 6 ASTM 7.8第41頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202241中國工程塑料網熱變形溫度熱變

23、形溫度的饒度（變形量）是按按照不同高度的試樣在試驗中達到相同的彎曲彈性模量時的換算值。 GB 0.45MPa E=232MPa 1.81MPa E=933MPa第42頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202242中國工程塑料網維卡軟化點維卡軟化點：表征材料熱軟化品質。維卡實驗和邵氏硬度實驗有可比性。對于結晶性塑料，維卡軟化點和材料的玻璃化轉化溫度相關。負荷 5kg 4.90MPa 1Kg 0.98MPa第43頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202243中國工程塑料網UL溫度指數（RTI） RTI值：表征聚合物長期處于高溫下材料保

24、持其特性的指標，是材料熱壽命的量度。（UL746B）聚合物在規定溫度下老化后性能下降50% RTI值分機械性能和電性能兩種表達方式。 RTI值可以較為準確地把握材料在高溫下的的長期使用能力。第44頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202244中國工程塑料網塑料的電學性能 返回介電強度：絕緣性的表征。（擊穿電壓/厚度） IS0等：10020.1mm ASTM：1001.6mm介電常數：材料的儲電能力 電容器：越高越好； 絕緣體：越低越好 第45頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202245中國工程塑料網塑料的電學性能介電損耗因子：

25、電損耗的量度表面電阻率：阻止絕緣體延表面泄露電流的能力 取決于式樣的清潔度 1004mm 單位：體積電阻率：阻止絕緣體延縱向泄露電流的能力 100mm 單位：cm第46頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202246中國工程塑料網塑料的電學性能耐電弧性：抵抗高壓電弧的能力。 10024mmHAI 高電流弧的發火性HVTR 高電壓電弧起痕速度 D495 ASTM- D495高電壓低電流電弧起痕速度 第47頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202247中國工程塑料網漏電起痕指數CTI相比耐漏電起痕指數 是Comparative trac

26、king index的縮略語，是表示耐漏電性的指標。在對絕緣物表面施加電壓的狀態下，使電解液滴落于電極間的成型品表面，評價到何電壓為止不發生漏電破壞。按照耐壓值從0到5進行分級。數字越小，耐漏電性越高。PTI保證耐漏電起痕指數 Proof tracking index的縮略語。試驗方法本身與CTI相同。目前，對每一個耐壓值從0到5進行分級。PTI與CTI的不同之處在于： CTI改變施加的電壓，求得材料的最大耐壓值，從而決定起痕指數。而PTI所試驗的電壓是一個點，只表示該點是否能耐受住電壓。換言之，假設PTI為150V，則說明該材料的漏電起痕性能耐受到150V，而且實際中可能比該值還高。另一方面

27、，由于CTI求的是最大耐壓值，不會具有大于標注值的實力。 第48頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202248中國工程塑料網塑料的光學性能 返回折光指數：=SIN（入射角）/SIN（折射角） 阿貝折光儀 透明塑料PC、PET、PP透光率：=光通量（透射光）/光通量（入射光） 分光光度計，表征材料阻礙光線穿透的性能霧度：透射光因散射而偏離入射光方向的透光百分比。折光指數、透光率和材料的結晶度相關；霧度和材料的表面缺陷、密度變化、雜質有關。透光率和霧度沒有明顯關系。光彈性：在不同應力下材料發生雙折射現象。鏡面光澤度：鏡面方向的反射率 第49頁，共67頁，2022年，

28、5月20日，4點12分，星期三9/16/202249中國工程塑料網塑料的顏色表征 返回三刺激值：任何顏色都能分解成標準紅（650nm）、標準綠（550nm）和標準藍（450nm）三原色的組合。白度：不透明近白色材料顏色接近純白的程度，常用藍光白度黃色指數：透明、半透明或近白色的塑料在C光源下偏 離白 色的程度。黃色指數的背板問題第50頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202250中國工程塑料網塑料的顏色表征 返回A光源：白熾光，標準照明體，色 溫2854KB光源：接近太陽直射的燈光，近 乎正午的日光。 色溫4870KC光源：接近晴天斜射的白晝光， 相當於晴天 時

29、的平均晝光 或陰天日光，色溫 6740KD光源：自然白晝光 D65：色溫6500K的CIE白晝光（涂料、塑料、紡織） D50：色溫5000K的CIE白晝光（印刷、計算機工業）F光源：標準冷白照明體、暖白照明體等。 F2：冷白熒光 F7、F8：白晝光熒光 F11：窄帶熒光第51頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202251中國工程塑料網塑料的顏色表征 返回表征一個顏色需要三個數據 色調：紅、綠、藍色或組合色之一 明度：從黑色到白色的一系列灰色之一 彩度：顏色偏離相同灰色的程度色空間是不均勻的，但測色空間是均勻的，因此，用色差來表征顏色偏離的程度和目視判斷之間沒有相

30、關性。對于中性色（黑、白、灰），推薦用LAB色差，對于彩色，推薦用LCH色差。第52頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202252中國工程塑料網塑料的顏色表征 返回HCL第53頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202253中國工程塑料網塑料的顏色表征 返回飽和度=彩度/明度第54頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202254中國工程塑料網塑料的顏色表征 返回CIELAB均勻色空間第55頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202255中國工程塑料網塑料的燃燒性能著火的三大

31、要素：氧氣、火源和環境溫度火災損失預防的過程點火過程火焰傳播過程延表面傳播本身的燃燒速度過程放熱滴落引燃煙霧生成第56頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202256中國工程塑料網塑料的燃燒性能 返回點燃性能：耐灼燒實驗：高溫灼燒 點燃溫度試驗：自燃的最低溫度 氧指數：室溫點燃材料的最小氧濃度火焰傳播性能：表面燃燒試驗 輻射面版 煙道試驗火焰持續性能：UL-94 注重燃燒時間（速度）、滴 落性煙霧生成性能：煙密度第57頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202257中國工程塑料網UL94燃燒試驗分為水平燃燒、垂直燃燒和5V燃燒三種方式

32、第58頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202258中國工程塑料網UL94試驗選擇第59頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202259中國工程塑料網塑料的氧指數實驗氧指數實驗可以識別UL94V0材料的區別氧指數實驗數據和垂直燃燒實驗數據有一定的相關性。基本上，材料的常溫氧指數和阻燃劑含量的平方根成正比。樣條尺寸：80104mm第60頁，共67頁，2022年，5月20日，4點12分，星期三9/16/202260中國工程塑料網UL的其他燃燒試驗HAI 高電流弧的發火性 使高電流電弧在試片旁邊飛過。根據到燃燒為止所需要的飛過次數，將材料難燃性分級。級別數字越小，材料越難以燃燒。 HWI 熱金屬絲的發火性 是Hot wire ignition的縮略語。將鎳絲纏繞在試片上，使規定電流從中通過。按照到開始燃燒的時間，將材料難燃性分級。到開始燃燒的時間12分鐘者為1級。到開始燃燒的時間715秒鐘者為4級。級別的數字越大，材料越容易燃燒。GWIT 灼熱絲發火溫度 是Glow wire ignition t