【国家标准(GB)】 塑料 超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)模塑和挤出材料 第2部分: 试样制备和性能测定

ICS 83.080.20
中华人民共和国国家标准
GB/T21461.2—2008
超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）
模塑和挤出材料
第2部分：试样制备和性能测定
Plastics--UItra-high-molecular-weight polyethylene (PE-UHMW)moulding and extrusion materials-Part 2:Preparation of test specimens and determination of properties(ISO11542-2:1998,MOD）
2008-02-26发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会國
2008-08-01实施
GB/T21461.2—2008
GB/T21461《塑料超高分子量聚乙烯（PE-UHMW)模塑和挤出材料》分为如下两个部分：一第1部分：命名系统和分类基础第2部分：试样制备和性能测定
本部分为GB/T21461的第2部分。本部分修改采用ISO11542-2：1998《塑料一—超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）模塑和挤出材料——第2部分：试样制备和性能测定》(英文版)。本部分根据ISO11542-2：1998重新起草。本部分与ISO11542-2：1998的主要技术差异如下：在附录A中对“定伸应力”的定义进行了明确说明；ISO11542-2：1998中部分引用标准已经修订，本部分引用了修订后的标准内容；增加了附录C，即《本部分引用标准与ISO11542-2：1998中引用标准对照表》。本部分的附录A和附录B为规范性附录，附录C为资料性附录。本部分由中国石油化工股份有限公司提出。本部分由全国塑料标准化技术委员会石化塑料树脂产品分会(SAC/TC15/SC1)归口。本部分负责起草单位：北京东方石油化工有限公司助剂二厂。本部分参加起草单位：中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司树脂应用研究所、国家石化有机原料合成树脂质量监督检验中心、国家化学建筑材料测试中心。本部分主要起草人：刘萍、刘英、胡晶石、王晓丽、陶俭、者东梅、安华艳、黄晓维、王强。本标准为首次发布。
1范围
塑料超高分子量聚乙烯（PE-UHMW）模塑和挤出材料
第2部分：试样制备和性能测定
GB/T21461.2—2008
GB/T21461的本部分规定了超高分子量聚乙烯（PE-UHMW)模塑和挤出材料试样制备及性能测定的方法。本部分还规定了对试验材料的预处理及试样在试验前状态调节的要求。本部分给出了试样制备及性能测试的方法和条件。本部分列出了表征PE-UHMW模塑和挤出材料适宜的及必要的性能和测试方法。这些性能是从GB/T19467.1一2004标准规定的通用测试方法中选取的。本部分规定了PE-UHMW模塑和挤出材料广泛使用或有特殊意义的其他试验方法，以及第1部分中命名性能的测定方法。
为了获取具有重现性和可比性的试验结果，应使用本部分规定的试样制备和状态调节方法，以及规定的试样尺寸和试验步骤。采用不同步骤制备的试样或采用不同尺寸的试样所获得的测试数据可能不一致。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T21461本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T1033一1986塑料密度和相对密度的试验方法GB/T1040.1—2006塑料拉伸性能的测定第1部分：总则（ISO527-1：1993，IDT）GB/T1040.2一2006塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件（ISO527-21993，IDT
GB/T1409--1988测量电气绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介质损耗因数的推荐方法（eqvIEC60250：1969）GB/T1410一1989固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率的试验方法（eqvIEC60093：1980）GB/T1634.1--2004塑料负荷变形温度的测定第1部分：通用试验方法（ISO75-1：2003，IDT)
GB/T1634.2—2004
塑料负荷变形温度的测定第2部分：塑料和硬橡胶试验方法（ISO75-2：2003,IDT)
GB/T2918—1998
GB/T4207—2003
(IEC60112:1979,IDT)
塑料试样状态调节和试验的标准环境（idtISO291：1997）固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法GB/T9341--2000塑料弯曲性能试验方法（idtISO178：1993）GB/T9352—1988热塑性塑料压塑试样的制备（eqvISO293：1986）GB/T19466.1—2004
塑料差示扫描量热法（DSC）第1部分：通则（ISO11357-1：1997，IDT）GB/T19466.3-2004
塑料差示扫描量热法(DSC）第3部分：熔融和结晶的温度及热焰的测定（ISO11357-3:1999，IDT）
GB/T 21461.2--2008
GB/T19467.1--2004
1998,IDT)
ISO62:1999
ISO179-1:2000
ISO899-1:2003
ISO1628-3:2001
ISO2818:1994
ISO3167:2002
ISO 4589-1:1996
ISO4589-2:1996
ISO8256:2004
塑料可比单点数据的获取和表示第1部分：模塑材料（ISO10350-1：吸水性的测定
简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器冲击试验塑料
蠕变性能的测定第1部分：拉伸变塑料
使用毛细管粘度计测定稀溶液中聚合物的黏度第3部分：聚乙烯和聚用机加工法制备试样
多用途试样
ISO11359-1:1999
ISO11359-2:1999
的测定
ISO11542-1:2001
统和分类基础
IEC60243-1:1998
氧指数法燃烧性能的测定第1部分：一般原则氧指数法燃烧性能的测定第2部分：室温试验拉伸冲击强度的测定
塑料热机械分析（TMA）第1部分：一般原则塑料
热机械分析（TMA）第2部分：线性热膨胀系数和玻璃化转变温度塑料超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)模塑和挤出材料第1部分：命名系固体绝缘材料电气强度试验方法工频下的试验IEC60296：1982用于变压器及开关设备的未使用过的矿物绝缘油规范IEC60695-11-10：2003着火危险燃烧试验第10-11部分：50W水平和垂直火焰试验方法3试样制备
使用压塑方法制备试样，采用相同的条件和步骤是非常重要的。3.1模塑前材料的处理
模塑前，试验样品通常无需预处理。3.2压塑
压塑试片按GB/T9352一1988规定进行，并使用表1中规定的条件用于性能测定的试样，应使用冲切的方法或按ISO2818：1994的规定，采用机加工方法从压塑试片上制得。
表1试片的压塑条件
所有级
模塑温度/℃
压力/MPa
时间/min
压力/MPa
时间/min
平均冷却
速率/(℃/min）
脱模温度/℃
压塑试片可使用溢料式模具，但冷却的同时应保持全压，这样可以避免熔体被压出模框或出现凹坑。
制备较厚的试片（如4mm），使用不溢式模具较合适。预热时间取决于模具的类型和加热方式（蒸气、电）。使用溢料式模具模塑，通常预热5min已经足够；而不溢式模具由于质量较大，特别是使用电加热时，可能需要预热5min~15min。4试样的状态调节
试样的状态调节应按GB/T2918一1998的规定进行。状态调节条件为温度23℃士2℃，相对湿度50%士10%，时间至少40h。
性能测定
GB/T21461.2-2008
PE-UHMW模塑和挤出材料性能测定和数据的表示应采用GB/T19467.1一2004中列出的标准、附加说明及注释。除非表2和表3中另有规定，所有试验都应在23℃士2℃温度及50%士10%相对湿度的标准试验环境下进行。
表2选自GB/T19467.1一2004，所列性能适合于PE-UHMW模塑和挤出材料，这些性能对于不同热塑性塑料数据的比较是有用的。表3中所列的性能是表2中未提及的，但在表征PE-UHMW模塑和挤出材料时广泛使用或具有特殊意义的性能。
力学性能
拉伸弹性模量
拉伸届服应力
拉伸届服应变
拉伸断裂标称应变
50%应变时应力
拉伸断裂应力
拉伸断裂应变
拉伸蠕变模量
弯曲模量
拉伸缺口冲击强度
热性能
熔融温度
负荷变形温度
线性热膨胀系数
燃烧性
氧指数
Ete103
一般性能和试验条件
GB/T1040.1—2006
GB/T1040.2—2006
ISO 899-1,2003
GB/T9341—2000
ISO8256:2004
GB/T19466.12004
GB/T19466.3—2004
GB/T1634.1—2004
GB/T1634.2—2004
ISO11359-1:1999
ISO11359-2:1999
试样类型和
尺寸/mm
ISO3167:2002
B型试样
80×10×4
80×10×4
双V型缺口，r=
80×10×4
从ISO3167:2002
B型试样切取
B50/31
IEC60695-11-10:2003|125×13X3ISO4589-1;1996
ISO 4589-2:1996
80×10×4
mm/min
试验条件和附加说明
试验速度1mm/min
有屈服断裂时：
试验速度50mm/min
无届服断裂时：
Eg≤10%，试验速度5mm/min
eg>10%，试验速度50mm/min
应变≤0.5%
试验速度：2mm/min
氮气流量50mL/min
升降温速率10℃/min
在贯层向施加负荷
记录温度范围在
23℃～55℃内正割值
方法A：水平试样的线性燃烧
步骤A：顶部点火
GB/T21461.2-2008
电性能
相对介电常数
介质损耗因数
体积电阻率
表面电阻率
电气强度
相比电痕化指数
其他性能
吸水性
tang100
tang1M
表2（续）
试样类型和
尺寸/mm
GB/T1409—1988
GB/T1410—1989
IEC 60243-1:1998
GB/T4207—2003
ISO62:1999
GB/T1033—1986
(D法)
≥60×≥60×1
≥60×60×1
≥60×≥60×1
≥15×≥15×4
60×60×1
10×10×4
试验条件和附加说明
电压100V
补偿电极边缘效应
用同轴圆柱形电极
25mm/75mm，浸人IEC60296
规定的变压油，采用短时（快
速)法
使用溶液A
在23℃水中，浸泡24h
23℃相对湿度50%环境下平
试样由压塑试样制得
表3对PE-UHMW模塑和挤出材料有特殊意义的附加性能和试验条件性能
力学性能
定伸应力
简支梁双缺口
冲击强度
其他性能
F(150/10)
ISO 179-1:2000
ISO1628-3:2001
试样类型和尺寸/mm
120×15×10
双V型缺口14°±2°
试验条件和附加说明
见附录A
见附录B
A.1范围
附录A
（规范性附录）
PE-UHMW模塑材料定伸应力\的测定方法GB/T 21461.2—2008
本附录规定了PE-UHMW模塑材料定伸应力的测定方法，定伸应力是用来表征PE-UHMW熔体黏度特性的指标。
注：由于这种材料分子量极高，无法采用GB/T3682一2000中规定的方法测定其熔体流动速率。A.2术语和定义
下列术语和定义适用于本附录。A.2.1
定伸应力elongationalstress
F(150/10)
在150℃的温度下，10min内，试样仲长90mm时的拉仲应力，即应力与初始横截面积之比。注：定伸应力用MPa表示。
A.3试验仪器
A.3.1恒温热浴（见图A.1和图A.2)，包括：-带有马达的搅拌器（1）；
加热圈(2)；
多孔板（3）：一块安装在靠近热浴底部，另一块将搅拌器及加热圈与试样隔开：触点式温度计(4)；
水银玻璃或其他等效温度计(5），精度为0.5℃，应能够测量（150士2)℃温度范围；支撑架（6)和夹持样品的夹具；试样夹具(7)，见图A.2,带有制动装置（10)；试样（8）；
一套负荷装置（9），夹具上带有悬挂样品的钩子，包括钩子在内的高度是41.5mm；热浴介质（11）。
A.3.2秒表，精度为0.13。
A.3.3测量仪器，精度为0.02mm，用于测量试样平行部分的宽度和厚度。A.4试片的压塑
为了减少交联，将稳定剂按一定比例与模塑粉料混合均匀，使用GB/T21461本部分3.2表1中规定的条件压塑试片。如果PE-UHMW树脂或稳定剂为颗粒或球状，则应先将其研磨、碾碎，以便得到均匀的混合物。
A.5步骤
A.5.1试样（见图A.3）
从按A.4制备的同一个试片上冲切出6个试样。1）过去这种性能被定义为流动值”5
GB/T21461.2—2008
A.5.1.1测量横截面
测量并记录6个试样中每个试样平行部分的宽度和厚度，精确至0.02mm。A.5.2测定
A.5.2.1向热浴中注入合适的热浴介质（如硅油），升温至150℃士2℃。A.5.2.2将一个试样放入图A2所示的夹具中，负荷装置挂在夹具上，将试样和负荷装置一同放入图A.1所示的热浴中，采用制动装置，使试样不受负荷作用，确保负荷装置底部距多孔板底部90mm士1mm。A.5.2.3试样放人热浴中5min以后，将夹具从制动装置上放开，同时开始计时。A.5.2.4当下降的负荷接触到多孔板的瞬间，停止计时，记录这段时间。A.5.2.5重复A.5.2.2～A.5.2.4所述步骤，采用不同负荷对其余五个试样进行试验。试样施加的6个不同负荷是根据PE-UHMW的分子量，从表A.1中所列13个数值中选取的。所选的负荷应使所测时间在1min～20min内。注：匀速下，试样不发生伸长。表A.1试样施加负荷的质量
A.6结果计算
按式(A.1)计算6个测定值中的每一个定伸应力，单位为MPa。 = mX9. 81 ×
式中：
m-—所用负荷的质量，单位为克(g)；(1-
b-一试样平行部分的初始宽度，单位为毫米(mm）；Ow
s-试样平行部分的初始厚度，单位为毫米(mm）；Pm——150℃时，热浴介质的密度，单位为克每立方厘米(g/cm)）；P——150℃时，负荷的密度，单位为克每立方厘米（g/cm）；9.81——重力加速度，单位为米每二次秒(m/s）。注：实际使用中，试样下部夹具所产生的重量由于浮力的修正，通常忽略不计。500
单位为克
.（A.1)
使用双对数坐标图，用6个试样的定伸应力对在A.5.2.4及A.5.2.5中记录的伸长90mm所对应的时间做图。通过6个点划一条直线，从这张图中，可以读出相对应的10min期间内的定伸应力（见图A.4)，这个值就是定伸应力F(150/10)值，单位为MPa。6个点应落在一条直线上，出现不当分散（R2≤0.95），说明试样发生了一定的交联，这种情况下，应增加稳定剂的用量（见A.4），重新制样，然后重复全过程。注：上升的连线可以作为附加性能参数，用来比较相同定伸应力下不同的PE-UHMW产品的性能。A.7精密度
由于无法获取试验室间的数据，这种方法的精密度还不知道，不过可以预测偏差系数约为士5%。A.8试验报告
试验报告应包括如下内容：
a）表征试验用PE-UHME模塑粉料性能所必须的全部资料；b）定伸应力F(150/10)，以MPa表示；c）
与本附录规定的标准方法存在任何偏离的细节，并注明原因；d)bZxz.net
试验日期。
1—搅拌器；
2—加热圈；
3——多孔板；
4——触点式温度计；
5——水银玻璃温度计；
6—支架；
7——试样夹具；
8试样；
9-负荷装置：
10—制动装置；
11——热浴介质；
12—温度控制单元。
图A.1用于测定定伸应力的仪器示意图GB/T21461.2—2008
单位为毫米
GB/T 21461.2—2008
1———试样；
2——夹具。
图A.2试样夹具
单位为旁米
图A.3试样
图A.4测定定伸应力的典型曲线
GB/T21461.2—2008
单位为毫米
试样伸长90mm的时间/min
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