玻璃化转变温度是指高分子链段开始运动或冻结的温度,具有热力学含义的。而软化温度是指高分子试样在一定的测试条件下发生明显物理形变的温度,更多的具有工程应用上的含义。软化温度通常介于玻璃化转变温度和黏流温度之间。
聚合物的耐热性能通常是指聚合物在温度升高时保持其物理机械性质的能力。聚合物材料的耐热温度是指在一定负荷下,其到达某一规定形变值时的温度。发生形变时的温度通常称为塑料的软化点,因为不同测试方法分别有其规定选择的参数,所以软化点的物理意义不像玻璃化转变温度那样明确。塑料耐热性能常用维卡耐热、马丁耐热和热变形温度测试方法进行测试。不同方法的测试结果相互之间无定量关系,它们可用来对不同塑料进行相对比较。实验测得的热变形温度和维卡软化点仅适用于控制质量和作为鉴定新品种热性能的指标,不代表材料的使用温度。
将塑料试样浸在一个等速升温的液体传热介质中,在简支架式的静弯曲负载作用下,试样弯曲变形达到规定值时的测定温度,为该材料的热变形温度(HDT)。维卡软化点是测定热塑性塑料于特定液体传热介质中,在一定负荷、一定的等速升温条件下,试样被1 mm 2 针头压入1 mm时的温度。本实验采用XRW-300ML热变形温度-维卡软化点测定仪。
热变形温度测试装置原理如图 42-1 所示。加热浴槽选择对试样无影响的传热介质——甲基硅油,可调等速升温速度为(12±1)℃/6 min或(5.0±0.5)℃/6 min。两个试样支架的中心距离为100 mm,在支架的中点能对试样施加垂直负载,负载杆的压头与试样接触部分为半圆形,其半径为(3.0±0.2)mm。实验时必须选用一组大小适合的砝码,使试样受载后的最大弯曲正应力为18.5 kg/cm 2 或4.6 kg/cm 2 。应加砝码的质量由下式计算:
式中: σ 为试样最大弯曲正应力(18.5 kg/cm 2 或4.6 kg/cm 2 ); b 、 h 分别为试样宽度和高度。标准试样宽度为10 mm、高度为15 mm。若不是标准试样,则需测量试样的真实宽度及高度; L 为两支座中间的距离100 mm; R 为负载杆和压头的质量; T 为变形测量装置的附加力。
维卡软化点温度测试原理如图42-2所示。负载杆压针头长3~5 mm,横截面积为(1.000+0.015)mm 2 ,压针头平端与负载杆成直角,不允许带毛刺等缺陷。加热浴槽选择对试样无影响的传热介质——甲基硅油,室温时其黏度较低。可调等速升温速度为(50±5)℃/h,试样承受的静负载 G = W + R + T (其中, W 为砝码质量; R 为压针及负载杆的质量; T 为变形测量装置附加力),本实验装置( R + T )为0.088kg。负载有两种选择: G A =1 kg; G B =5 kg。测量形变的位移传感器精度为±0.01 mm。
图42-2 维卡软化点实验装置示意图
1—百分表;2—负荷;3—托盘;4—负荷杆;5—介质;6—压头针;7—试样;8—底座