塑料测试技术

第1章 塑料测试基础知识1

1.1塑料及其性能特点1

1.2塑料基本测试方法2

1.3试验条件2

1.3.1温度2

1.3.2湿度3

1.3.3试样的预处理及试验标准环境3

1.4试样及其制备4

1.4.1热塑性塑料注塑试样的制备4

1.4.2热塑性塑料注塑试样——小方试片的制备8

1.4.3热塑性塑料压塑试样的制备10

1.4.4热固性塑料的压制成型试样制备11

1.4.5机械加工方法制备试样12

1.5数据处理及误差分析13

1.5.1数据处理13

1.5.2误差分析15

参考文献16



第2章 基本物理性能测试18

2.1密度18

2.1.1浸渍法18

2.1.2液体比重瓶法19

2.1.3滴定法20

2.2吸水性21

2.2.1试验原理21

2.2.2试验方法21

2.2.3试样及仪器21

2.2.4试验步骤22

2.2.5结果处理23

2.2.6影响因素23

2.3收缩率23

2.3.1定义24

2.3.2设备24

2.3.3试验步骤25

2.3.4结果处理26

2.4透气性和透湿性27

2.4.1透气性测定27

2.4.2透湿性测定29

2.5分子量32

2.5.1术语和定义32

2.5.2参照物质33

2.5.3原理33

2.5.4仪器33

2.5.5试验步骤34

2.5.6结果处理35

参考文献35



第3章 力学性能36

3.1拉伸性能36

3.1.1测试原理36

3.1.2试验仪器36

3.1.3试样要求37

3.1.4状态调节及试验环境42

3.1.5操作要点42

3.1.6结果表示42

3.1.7影响因素43

3.1.8塑料制品拉伸性能试验方法44

3.2冲击性能44

3.2.1简支梁冲击试验45

3.2.2悬臂梁冲击试验47

3.2.3拉伸冲击试验51

3.2.4塑料制品冲击性能试验方法54

3.3压缩性能54

3.3.1测试原理54

3.3.2试验仪器54

3.3.3试样要求55

3.3.4状态调节及试验环境56

3.3.5操作要点56

3.3.6结果表示57

3.3.7影响因素57

3.3.8塑料制品压缩性能试验方法58

3.4弯曲性能58

3.4.1测试原理58

3.4.2试验仪器58

3.4.3试样要求59

3.4.4状态调节及试验环境60

3.4.5操作要点60

3.4.6结果表示60

3.4.7影响因素61

3.5硬度测试62

3.5.1邵氏硬度试验方法62

3.5.2球压痕硬度试验方法65

3.5.3洛氏硬度试验方法67

3.6剪切性能69

3.6.1穿孔剪切试验70

3.6.2层间剪切试验72

3.6.3冲压式剪切试验74

3.7疲劳性能77

3.7.1测试原理77

3.7.2试验仪器77

3.7.3试样要求77

3.7.4状态调节及试验环境78

3.7.5操作要点78

3.7.6结果表示79

3.8耐撕裂性能79

3.8.1裤形撕裂法79

3.8.2埃莱门多夫（Elmendor）法81

3.8.3直角撕裂性能83

3.9摩擦和磨损性能85

3.9.1摩擦系数85

3.9.2滑动摩擦磨损88

3.9.3滚动磨损90

参考文献91



第4章 热性能92

4.1耐热性92

4.1.1负荷热变形温度（HDT）92

4.1.2维卡软化温度95

4.1.3马丁耐热温度98

4.1.4热分解温度102

4.1.5热不稳定指数（TII）105

4.1.6线膨胀系数106

4.2热转变108

4.2.1低温脆化温度109

4.2.2玻璃化转变温度112

4.2.3熔点118

4.3导热性能123

4.3.1热导率123

4.3.2热扩散系数130

参考文献133



第5章 流变性能134

5.1流变测量预备知识134

5.1.1黏弹性参数的基本概念134

5.1.2影响聚合物流变行为的因素136

5.2毛细管流变仪139

5.2.1恒速型压力毛细管流变仪的结构140

5.2.2测量原理141

5.2.3测量方法144

5.2.4恒压型压力毛细管流变仪146

5.3转矩流变仪148

5.3.1转矩流变仪的结构和功能149

5.3.2测量原理151

5.3.3操作方法153

5.3.4在聚合物中的应用154

5.4旋转流变仪154

5.4.1旋转流变仪的类型和测量模式155

5.4.2同轴圆筒模式的测量原理158

5.4.3锥板模式测量原理160

5.4.4平行板模式测量原理163

5.4.5旋转流变仪的测量方法166

参考文献168



第6章 光学性能169

6.1透光率和雾度169

6.1.1定义169

6.1.2测试原理169

6.1.3试样170

6.1.4测量方法170

6.1.5测试步骤172

6.1.6结果处理172

6.2黄色指数测定173

6.2.1定义173

6.2.2试样174

6.2.3试验条件174

6.2.4试验仪器174

6.2.5试验步骤174

6.2.6结果计算175

6.3折射率测定175

6.3.1定义175

6.3.2测试原理176

6.3.3测试仪器176

6.3.4测试步骤176

6.3.5影响因素177

6.4白度测定177

6.4.1定义177

6.4.2试样177

6.4.3试验仪器178

6.4.4试验步骤179

6.4.5试验结果179

6.5色泽测定179

6.5.1颜色180

6.5.2光泽度181

6.6荧光测定182

参考文献183



第7章 燃烧性能185

7.1材料阻燃性能测试方法分类185

7.2材料点燃性和可燃性的测定186

7.2.1塑料极限氧指数的测定186

7.2.2塑料水平及垂直燃烧试验193

7.2.3塑料点燃温度的测定204

7.3材料火焰性能的测定206

7.3.1ASTM E84-18隧道法206

7.3.2加拿大CAN/ULC-S 102-10隧道法207

7.3.3ASTM E162-16辐射板法208

7.3.4ASTM E970-17法209

7.3.5DS/ISO5658-2：2006法210

7.3.6意大利UNI 9174：2010法211

7.3.7英国BS 476-6：1989 A1：2009法212

7.3.8英国BS 476-7：1997法213

7.3.9德国DIN 4102-14：1990法及荷兰NEN 1775：1991法214

7.3.10EN ISO 9239-1：2010法及ISO 9239-2：2003法215

7.3.11直接点燃法测定燃烧速率215

7.4材料释热性的测定216

7.4.1概述216

7.4.2锥形量热仪法216

7.4.3美国俄亥俄州立大学（OSU）量热仪法220

7.5材料生烟性的测定221

7.5.1引论221

7.5.2光学法测定烟密度222

7.5.3NBS烟箱法223

7.5.4XP2烟箱法227

7.5.5光学法测定烟密度的其他方法228

7.6材料燃烧产物腐蚀性的测定229

7.6.1概述229

7.6.2测定方法230

7.7材料燃烧产物毒性的测定231

7.7.1测定方法231

7.7.2美国匹兹堡大学生物试验法233

7.7.3德国DIN 53436-3：1989生物试验法234

7.7.4日本JGBR生物试验法234

7.7.5中国HB 7066—1994《民机机舱内部非金属材料燃烧产生毒性气体的测定方法》化学分析法235

7.7.6HB 7068.4—1994化学分析法238

参考文献240



第8章 塑料老化和耐化学性能243

8.1塑料老化概述243

8.1.1塑料老化的特征243

8.1.2塑料老化的机理244

8.1.3影响塑料老化的因素246

8.1.4塑料老化性能的测试原理和方法249

8.2自然日光气候老化试验250

8.2.1自然日光气候老化试验250

8.2.2海水暴露试验253

8.2.3土壤现场埋设试验254

8.3热老化试验255

8.3.1常压法热老化试验255

8.3.2高压氧和高压空气热老化试验258

8.3.3恒定湿热条件的暴露试验260

8.4人工气候老化试验263

8.4.1氙弧灯光源暴露试验方法264

8.4.2荧光紫外灯光源暴露试验方法268

8.4.3开放式碳弧灯光源暴露试验方法271

8.4.4其他方法的简介273

8.5塑料在玻璃下日光、自然气候或实验室光源暴露后颜色和性能变化的测定275

8.5.1颜色或其他外观变化的测定276

8.5.2力学性能或其他性能变化的测定277

8.6塑料耐液体化学试剂性能的测定277

8.7塑料暴露于湿热、水喷雾和盐雾中影响的测定279

8.8塑料防霉性能试验280

8.8.1测试原理280

8.8.2测试设备281

8.8.3试样281

8.8.4测试步骤281

8.8.5结果表示282

8.9塑料抗藻性能试验282

8.9.1测试原理282

8.9.2测试设备282

8.9.3试样283

8.9.4测试步骤283

8.9.5结果表示283

参考文献283



第9章 塑料的光降解和生物降解性能285

9.1塑料的光降解及其测试285

9.1.1塑料光降解的定义285

9.1.2塑料光降解过程286

9.1.3光降解聚合物的设计方法288

9.1.4光降解塑料的试验评价及分析方法289

9.1.5光降解影响因素291

9.1.6正确认识光降解塑料291

9.2塑料的生物降解及其测试292

9.2.1生物降解过程292

9.2.2生物降解机理293

9.2.3塑料生物降解试验295

9.2.4影响塑料生物降解的因素302

9.2.5可生物降解聚合物的设计与制备304

9.3塑料生物基含量测定方法305

9.3.1研究生物基含量测定方法的意义305

9.3.2测试原理305

9.3.3生物基含量测定方法306

参考文献307



第10章 电性能309

10.1静电309

10.1.1聚合物静电起电机理310

10.1.2测试方法310

10.2电阻率313

10.2.1定义313

10.2.2测试原理314

10.2.3测试方法315

10.2.4试样、仪器及测试环境316

10.2.5测试步骤317

10.2.6结果处理318

10.2.7直流四探针法318

10.3电击穿及介电强度322

10.3.1定义323

10.3.2测试方法324

10.3.3试样、仪器及测试环境324

10.3.4测试步骤325

10.3.5影响因素326

10.4介电常数和介质损耗角正切327

10.4.1定义327

10.4.2测试原理328

10.4.3测试方法332

10.4.4试样、电极、测试仪器及测试环境332

10.4.5影响因素334

10.5耐电弧性335

10.5.1定义335

10.5.2测试原理335

10.5.3测试方法335

10.5.4试样、电极及测试仪器337

10.5.5结果339

10.5.6报告339

10.6电磁屏蔽效能339

10.6.1定义339

10.6.2测试方法340

10.6.3报告351

参考文献351



第11章 结构测试352

11.1取向度352

11.1.1取向度定义352

11.1.2双折射法表征纤维的取向度353

11.1.3声速法354

11.1.4红外二色法354

11.1.5广角X射线衍射法355

11.2结晶度356

11.2.1结晶度定义356

11.2.2密度法356

11.2.3广角X射线衍射法358

11.2.4差示扫描量热法359

11.2.5红外光谱法360

11.2.6各种测结晶度方法的对比361

11.2.7研究材料结晶度的意义361

11.3接枝率362

11.3.1化学滴定法362

11.3.2傅里叶红外光谱法（FTIR）362

11.3.3核磁共振光谱法（NMR）362

11.3.4X射线衍射法（XRD）363

11.3.5元素分析法363

11.3.6X射线光电子能谱（ESCA）363

11.3.7不饱和度分析法363

11.4交联度363

11.4.1溶胀平衡法测定交联聚合物的交联度363

11.4.2动态热机械分析（DMA）定量表征聚合物交联度364

11.4.3玻璃化转变温度定量表征365

11.4.4普通回流法365

11.4.5索氏回流法366

11.5支链长度366

参考文献367



第12章 形态及表面分析368

12.1偏光显微镜368

12.1.1构造368

12.1.2偏光显微镜的操作369

12.1.3用偏光显微镜观察聚合物球晶及其生长过程371

12.2扫描电子显微镜及能谱372

12.2.1SEM的结构372

12.2.2SEM用聚合物试样的制备技术373

12.2.3SEM的操作373

12.2.4能谱仪的操作375

12.2.5SEM的应用376

12.3透射电子显微镜378

12.3.1TEM试样的制备技术379

12.3.2TEM的操作注意事项382

12.3.3选区电子衍射（SADF）模式操作方法及标定383

12.3.4TEM的应用384

12.4扫描探针显微镜386

12.4.1SPM的图像处理387

12.4.2SPM的应用388

12.5X射线光电子能谱388

12.5.1XPS能谱分析实验方法389

12.5.2XPS谱图的解析391

12.5.3XPS的应用392

12.6接触角393

12.6.1常用接触角测量方法394

12.6.2特殊固体材料接触角测量398

12.6.3接触角测量仪的基本操作399

12.6.4接触角对玻璃纤维/树脂体系的应用401

12.7表面粗糙度403

12.7.1表面粗糙度轮廓参数的检测403

12.7.2粗糙度仪的基本操作405

参考文献406