塑料材料分析塑料材料测试

塑料产品因其方便、价廉的优点而广泛用于生活的方方面面，但市场上仍然存在使用有害添加剂和劣质回收料的塑料包装制品的现象。因此，开展鉴别塑料材料成分的研究工作势在必行。

热分析

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热分析是测量材料的性质随温度的变化。它在表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛的应用，对于材料的研究开发和生产中的质量控制具有很重要的实际意义。

差示扫描量热分析在程序控制温度下，测量样品的热流随温度或时间变化而变化的技术。因此，利用此技术，可以对高聚物的玻璃化转变温度、冷结晶、相转变、熔融、结晶、产品稳定性、固化饺联、氧化诱导期等进行研究。

热重分析

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在一定的气氛中，测量样品的质量随温度或时间变化而变化的技术，利用此技术可以研究诸如挥发或降解等伴随有质量变化的过程。如果采用TGA—MS或TGA—FTIR的联用技术，还可以对挥发出的气体进行分析，从而得到更加全面和准确的信息。其中琰汇测量更为广泛地应用在高分子材料的研发、性能检测与质量控制。例如可用差示扫描量热仪(DSC)研究热固性树脂固化反应的热效应，得到固化反应的起始温度、峰值温度和终止温度，还可以得到单位重量的反应热以及固化后树脂的玻璃化温度。这些数据对于树脂加工条件的确定，评价固化剂的配方有重要作用。也可用DSC测定聚合物的玻璃化温度、结晶温度和熔点，为选择结晶聚合物加工工艺、热处理条件等提供指导作用。

图l为肿样品经熔融及淬火处理，然后在氮气气氛下以10℃/min升温至300℃的DSC曲线，PET样品在室温至300℃范围内有三个热行为：首先是玻璃化转变，然后是冷结晶所产生的放热峰，后是PET结晶熔融的吸热峰。若使用该P阴生产薄膜，则其拉伸温度应在80～130℃之间，以免在拉伸过程中发生结晶。而拉伸后热定型温度则应高于170℃，使之冷结晶完全；但热处理温度又不能太靠近熔点，以免熔融产生。

流变性测试

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塑料熔体在外力作用下的流动行为具有流动和变形二个基本特征，而流动和形变的具体情况又和高分子的结构、高分子的组成、环境温度、外力大小、作用时间等因素密切相关。高分子流体的流动行为直接影响到塑料加工工艺的选择。同时，塑料加工过程中外界条件(力、温度、时间等)的变化，必然影响到高分子的链运动，从而影响到聚合物凝聚态结构的形成。而聚合物凝聚态结构、形态不同，将大大影响高分子材料的性能。用流变仪比较不同成型条件(例剪切力大小、作用时间、作用方式、不同温度等)对形成的高分子材料中凝聚态结构、形态的影响及其相应力学性能的情况，可以改进聚合物成型技术。用流变数据指导塑料的加工，较常用的测试设备有高压毛细管流变仪、转矩流变仪数据、熔融指数仪等。

典型工艺的剪切速率

高压毛细管流变仪能模拟挤出机的口模流动、注塑机的浇口流动，其测试类似挤出或注塑的流动过程，剪切速率范围很宽，从101～105 s～，可以测试所有塑料成型加工方法的剪切速率范围内，塑料熔体的粘度变化。从剪切粘度与剪切速率的关系曲线可以了解塑料熔体的流变特性：该熔体的粘度随温度变化明显还是随压力变化明显；材料在该加工条件下要提高产量，是提高温度有效还是提高压力有效；在确定成型加工条件时，就能将温度与压力调节到，既节约能源，又提高产量，还能大限度地利用设备的产能。

例如，对于一些熔体粘度随剪切速率变化较大的塑料，增加剪切压力降低粘度就比提高温度有效的多，如聚乙烯(尤其是低密度聚乙烯)、聚苯乙烯等；对于一些刚性链分子，其熔体粘度随剪切速率变化不明显，要降低粘度，提高温度效果较为明显，如聚碳酸酯等。根据塑料熔体的流变性能可以指导模具设计。如果该材料的熔体的粘度随剪切速率变化大，其注塑模具可设计成热流道针点式浇口，这样既提高速度又减少浇口废料；而对于一些粘度随剪切速率变化不明显的，则采用大浇口模具，否则会注不满型腔。

此外，该设备还能测试塑料熔体的出模膨胀，可指导确定挤出加工工艺的拉伸比。塑料材料在进行成型加工前对其进行流变性能的测试，以确定的加工工艺。转矩流变仪，如Brabender(布拉班德)流变仪，Haake(哈克)流变仪等可以测试塑料熔体的的粘度(以转矩来表示)随加工温度的变化或在固定温度下随时间的变化，以决定材料适宜的加工温度和在该温度下的塑化时间。所测剪切速率范围在102～103之间，其测试类似塑化过程。