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聚氨酯的性能指標

日期:2020-08-03 01:31:02 瀏覽次數:1575

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  對于生活中的各類用品,我們對它們的感受是直觀的,例如:堅硬、彈性、韌性、脆性等概念,這種通過直觀感覺和知覺獲取的信息一般被稱為定性判斷。定性判斷通常是模糊的,不精確的,且不利于對比的。就像我們知道鐵很硬,鋼也很硬,那么到底哪個更硬,除了把二者相互撞擊以外是否有別的標準來衡量二者的硬度?是否有一套通用標準來衡量不同材料的屬性,以便于描述和傳播?


    其實,各行業對各領域的產品性能都有一套成熟的標準測量試驗(行標),我國針對各種產品的各項指標也制訂了標準試驗以進行測量(國標,GB)。通過比較各類材料的在標準試驗中測量得到的性能數值,我們可以對生活中的材料有更清晰的了解。下面將要介紹的便是聚氨酯制品(PU制品)日常使用中涉及的的性能及測試。

一、拉伸強度和伸長率

定義

拉伸強度: 

   在拉伸實驗中,試樣直至斷裂為止,單位面積所承受的最大拉伸應力。

伸長率(斷裂伸長率): 

   試樣斷裂時標線間距離的增加量與初始標距之比,以百分率表示。

說明

   生活中,拉力是對產品最常見的作用力之一,對于任何有拉力作用的產品,拉伸強度和伸長率都是必須測定的技術指標。各類聚氨酯制品,不管是聚氨酯泡沫塑料(PU泡沫)、彈性體、膠黏劑、合成革樹脂膠膜等都需進行拉伸測試。

   拉伸強度指標說明了產品所能承受的最大拉力,伸長率說明了產品在拉斷過程中的伸長量。

   另外,彈性體有時還有定伸強度(定伸模量)指標,是指在特定伸長率時的拉伸應力。


【詳情參考 GB/T 1040-2006, GB/T 528-2009】

二、撕裂強度

定義

  試樣在與泡沫上升方向垂直的方向上,在拉力作用和一定拉伸速率下,被撕裂50mm以上,撕裂過程中的最大撕裂力除以厚度,即為撕裂強度。


說明

  在實際生活中,撕裂力一般和拉力同時出現,物體被拉扯時常常是拉力和撕裂力共同作用于物體。

  軟質泡沫塑料(PU軟泡)及彈性體材料有撕裂強度指標(N/m 或 N/cm),該指標說明了材料的抗撕裂能力。


【詳情參考 GB/T 10808-2006, GB/T 529-2008】

三、壓縮強度、壓陷硬度及壓縮永久變形

定義

   壓縮強度(對于PU硬泡)和壓陷硬度(對于PU軟泡):試樣受到負荷并變形到一定程度時,單位面積所產生的應力。

   壓縮永久變形(對于PU軟泡):在規定溫度下,使試樣在一定的時間內維持恒定的變形,待試樣回復一段時間后,測定試樣的初始厚度與最終厚度之差,計算它與初始厚度之比,百分率表示材料的壓縮永久變形。

說明

   PU泡沫在生活中常被用作墊材,如坐墊、床墊、枕芯等,我們經常評價某個坐墊太軟或某種枕頭太硬,而壓縮強度和壓陷硬度則是將這種評價量化,精準化,以便在生產和質量檢驗中有據可依、有標準可查。

   通常,我們說一個枕頭不能用了的時候,大多是因為枕頭被壓扁后難以膨脹起來,失去了彈性。這種情形便是壓縮永久變形試驗的生活版,我們可以通過壓縮永久變形這一性能來描述說明PU軟泡的使用壽命,顯然壓縮永久變形值越低,PU軟泡的壽命越長。


【詳情參考 GB/T 8813-2008, GB/T 10807-2006等】

四、彎曲強度

定義(對于硬質和半硬質聚氨酯材料)

   將試樣置于兩支座上,在試樣中央以一定速率施加負荷,試樣在規定形變(撓度等于試樣厚度1.5倍)時的最大彎曲應力(或破壞負荷)。

說明

   聚氨酯硬泡制品也可被用作結構件,例如簡易板房的梁、桌面等,此時PU硬泡的力學性能便成了必須考慮的屬性。彎曲強度是說明材料是否易彎曲、是否易折斷的性能指標。


【詳情參考 GB/T 9341-2008】

五、沖擊強度

定義

   采用懸臂梁及簡支梁等方法進行測試,以試樣破壞時單位面積所吸收的能量表示材料的沖擊強度。

說明

   PU硬泡也有作為汽車保險杠或其他殼體結構的產品,沖擊強度(也叫抗沖擊強度)即是PU保險杠等有可能承受沖擊的產品的關鍵屬性。一般來說,沖擊強度越高的材料,越不容易被摔壞和撞壞。


【詳情參考 GB/T 1043.1-2008, GB/T 1843-2008】

六、回彈率

定義

   軟泡回彈率:規定重量的小鋼球從規定高度自由落體到試樣上,被彈回的高度與原下落高度的百分比。

   彈性體回彈率(標準回彈性):當用端點為球狀的物體沖擊一塊加緊而又可自由凸起的平整試樣時,輸出的能量與輸入的能量之比。

說明

   無論是軟泡回彈率還是彈性體回彈率,測試的都是產品返還能量的性能。

   對緩沖用途的PU產品來說,例如:緩沖氣墊、安全氣囊等保護性產品,回彈率是越低越好的,這樣緩沖效果達到最佳,0回彈率的緩沖產品效果最好。

   但是對于像鞋底、跑道膠面、籃球場地膠等依靠反作用力的產品來說,回彈率越接近1越好,這樣就沒有太多的能量損失。


【詳情參考 GB/T 6670-2008, GB/T 1681-2009】

七、剪切強度

定義

   規定條件下制備的標準粘接物試樣,在一定的試驗條件下,對基材施加平行于膠層的作用力,使粘接面產生剪切破壞時,單位粘接面積所能承受的最大平均剪切力。

說明

   對評價聚氨酯膠黏劑而言,膠層剪切強度是一項重要的技術指標,它表征說明了膠層在平行于膠面的粘接強度,這項指標是我們評判該種黏膠的優劣標準之一。下面將介紹膠黏劑粘接性的另一個關鍵技術指標剝離強度。

【詳情參考 GB/T 7124-2008】

八、剝離強度

定義

   單位粘接面積所承受的最大破壞負荷,是粘接面剝離時試樣單位寬度內所需的力。一般以N/cm、N/m或kN/m為單位,特殊場合可用N/1.5cm、N/2.5cm為單位。針對不同的粘接接頭(剛性&剛性、剛性&撓性、撓性&撓性),測試方式有多種,最主要的有180°剝離、T形剝離、輥筒剝離、90°剝離。

說明

   剝離強度是評價膠黏劑粘接性能的重要指標,它表征說明了粘接劑在粘接面垂直方向上的最大粘接力,這是膠黏劑最重要的屬性。我們平時說某種膠粘的緊不緊、牢不牢固,其實說的就是剝離強度和剪切強度,其中剝離強度占主要作用。

【詳情參考GB/T 2791-1995、 GB/T 2790-1995等】

九、熱導率

定義

   單位面積、單位厚度、溫差為1℃時,在單位時間內通過的熱量。

【單位W/(m·K) ,曾用單位 kcal/(cm·h·K)】

說明

   對于聚氨酯泡沫塑料特別是硬質聚氨酯泡沫塑料(PU硬泡)而言,熱導率是一項及其重要的性能指標。

   因為PU硬泡的很大一部分應用都是和保溫隔熱相關,其優異的保溫隔熱性能使得PU硬泡幾乎在任何行業都有其身影。

   而熱導率正是直接表征說明產品的保溫隔熱性能,產品的熱導率越低,其保溫隔熱性能就越好。

【詳情參考GB/T 10294-2008, GB/T 3399-1982等】

十、阻燃性能

定義

氧指數:

   在規定的試驗條件下,在氧、氮混合氣流中,測定剛好維持試樣燃燒所需的最低氧濃度。

水平燃燒法與垂直燃燒法:

   對水平和垂直方向放置的試樣用小火焰點火源點燃后,對其燃燒性能進行分級。

說明

   聚氨酯本身是一種可燃性材料,但是許多應用都對聚氨酯的阻燃性能有一定要求,因此在生產中通過添加各類阻燃劑以達到相應的阻燃級別,使可燃的聚氨酯變成難燃物、不燃物,聚氨酯材料最高的阻燃級別可以達到遇火自熄。

   上面提到的氧指數、水平燃燒和垂直燃燒級別都是聚氨酯常見的燃燒性能指標,氧指數越高則越難燃燒,水平燃燒分級有 HB、HB40、HB75,其中HB可燃性最低,HB75可燃性最高;垂直燃燒分級V-0、V-1、V-2,其中V-0可燃性最低,V-2可燃性最高。

【詳情參考 GB/T 2406-2008, GB/T 2408-2008等】

   以上只是簡單介紹了聚氨酯制品的各項指標性能,具體的測試方式需參照相關國家標準制定的測量試驗。希望通過了解這些指標,大家能對生活中的常見材料和產品有更準確、更詳細的認識。

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