高分子材料物性介绍 (2)精选文档.ppt

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1、高分子材料物性介绍本讲稿第一页，共七十页Purpose of this introduction:1.了解材料的基本性能参数了解材料的基本性能参数2.熟悉材料的特性熟悉材料的特性3.判断材料类别判断材料类别4.更好地服务客户更好地服务客户本讲稿第二页，共七十页Contents:1.基本物性基本物性(Basic concept)2.机械力学性能机械力学性能(Mechanical)3.热性能热性能(Thermal)4.电性能电性能(Electrical)5.耐燃性能耐燃性能(Flamability)6.光学性能光学性能(Optical)本讲稿第三页，共七十页1.基本物性基本物性Physical(1

2、)密度密度(比重比重)密度密度：所谓密度，就是23 C下单位体积物质的 质量，其国际单位为g/cm3，常用单位有 g/ml，kg/L，1000kg/m3等。比重：是物体的密度与相同温度下水的密度的比 值。一般地,密度=比重*0.99756。测定方法：GB1033-70塑料相对密度测试方法ASTMD792本讲稿第四页，共七十页比重和密度常被用来计算面积因子,即指定厚度的每公斤产品的面积(平方米).面积因子=1/(比重*厚度)m2/kgkg/m3m本讲稿第五页，共七十页(2)颜色颜色 Color颜色颜色：聚合物本身一般都是无色透明或 白色的，但是可以通过添加色母 料或色粉将材料染成各种颜色。DE1

3、-1DE1-4 010181 0.5mmDE1-4 011267 0.3mm本讲稿第六页，共七十页(3)吸水性吸水性Water Absorption吸水率吸水率：是指规定尺寸的试样浸入规定温度（一般为252）的 蒸馏水中，经过24h测定其吸水量，计算单位面积的吸 水量和吸水率。塑料材料的吸水率与其结构中的极性基团有关。一般地，聚合物分子结构中含有的酯键，醚键，酰胺键等强极性基团的比例越高，就越容易吸水。因此这些材料都应该妥善贮存在干燥的地方，并且在使用前一定要经过干燥，把含水率降低到允许的范围之内，以免过多的水分在成型加工过程中导致材料劣化。PC:0.280.35%;PC/PBT:0.48%;

4、FRPP-GK17 0.06%PEI:0.25%;PI:2.9%;PET:0.8%;PA:3%测试方法：GB1034-70 ASTM D570本讲稿第七页，共七十页(4)摩擦系数摩擦系数Friction摩擦系数、磨耗摩擦系数、磨耗：两个互相接触的物体，彼此间有相对位移或相对位移趋势时，互相间产生的阻碍位移的机械作用力即为摩擦力，表示材料的摩擦特性的参数就是摩擦系数和磨耗值。摩擦力：按照下式计算：F=式中，-正压力（有动态的和静态的），单位为牛顿（N）-摩擦系数（静态时用s表示，动态时用k表示）。磨耗值：是指在规定的试验条件（载荷、速度、温度、湿度）下，经过一定时间或距离摩擦后，材料所损失的重量

5、。测试方法：可参照GB3960-83注意注意:摩擦系数和磨耗值大小不是常数，而是依赖于负荷、接触面积、表面结构、滑动速度、温度及使用润滑剂等的情况。本讲稿第八页，共七十页布氏硬度布氏硬度：在规定的负荷下，将标准钢球压入试样，保持一定时间后，以试样上压痕直径或 压狠深度来计算单位面积上承受的力。单位以Pa（1Pa=1N*m-2）表示。以压痕直径计算时：以压痕深度计算时：式中，P-所加载荷(N)D-钢球直径(m)d-压痕直径(m)h-压痕深度(m)该方法适用于热固性塑料或硬质塑料。(4)硬度硬度本讲稿第九页，共七十页洛氏硬度洛氏硬度：洛氏硬度有两种标示方法：洛氏硬度 标尺和洛氏硬度。洛氏硬度标尺：

6、一定直径的钢球，在载荷从初负荷 增加为主负荷，然后再返回初负荷 时钢球压痕深度的增量，适用于较 硬的塑料，分为R、M、L标尺。洛氏硬度：一定直径的钢球，在规定的负荷的 作用下，压入试样的深度。本讲稿第十页，共七十页邵氏硬度邵氏硬度(Shore)(Shore)：使用邵氏硬度计，在规定负荷的标准压痕器作用下，经严格规定的时间，以压痕器的压针压入试样的深度表示。邵氏硬度分为邵氏A和邵氏B。邵氏A适用于较软的塑料，邵氏B适用于较硬的塑料。（参看GB2411-80）巴克尔氏硬度巴克尔氏硬度：以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样，以压痕的深浅来表示试样的硬度，适用于测定纤维增强塑料及其制品的硬度，也可

7、用于非增强硬质塑料。（参看GB3854-83）本讲稿第十一页，共七十页铅笔硬度铅笔硬度Pencil Hardness铅笔硬度铅笔硬度：主要以铅笔的硬度标号来测定材料表面/涂膜硬度,即使用一组规定铅芯尺寸,形状和硬度的铅笔划过材料表面/涂膜,判断材料表面/涂膜抗击被犁破或划伤的能力,该方法操作简便,结果直观,但可能因不同操作人员或不同品牌不同批次的铅笔而有一定的误差.具体测试方法:把削好的铅笔插入小车的斜孔(45度)内,拧紧固定的螺丝,使小车基本保持水平.把小车放在制备好的试样上,两手指捏住车轮的中心,以0.5MM/S的速度向前推行,使笔尖划涂膜的表面,根据不同硬度的铅笔来判定涂膜的硬度,一般将

8、划5次中至少有4次不能犁破表面/涂膜的最硬铅笔的硬度作为材料表面/涂膜的铅笔硬度值.笔尖重负：10.05Kg,铅笔规格：B6H6,可用三菱或中华系列铅笔.具体判定方法根据GB/T6739-1996标准的规定进行.测试方法：ASTM D3363,JIS,GB/T6739-1996本讲稿第十二页，共七十页?问题问题:对于HC PET薄膜,表面硬度可以达到4H吗?硬度高的材料一定耐磨吗?本讲稿第十三页，共七十页(6)(6)面积因子面积因子Area FactorArea Factor这是为了应用操作中方便的一种计算方法，可以根据使用者的习惯自行定义。常用的为密度的倒数，单位则可以多种多样，如m3/kg

9、，m2/kg/mm，ft2/lb/mil等。本讲稿第十四页，共七十页2.机械力学性能机械力学性能(Mechanical)(Mechanical)(1)应力与应变应力与应变应力和应变应力和应变：当材料受到外力作用，而所处的条件使它不能产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸将发发生变化，这种变化就称为应变应变。材料发生宏观的变形时，其内部分子间以及分子内各原子间的相对位置和距离就要发生变化，产生了原子间及分子之间的附加的内力，抵抗着外力，并力图恢复到变化前的状态，达到平衡时，附加内力与外力相等，方向相反。定义：单位面积上的附加内力为应力应力。显然，其大小与单位面积上受到的外力相等。在国际单位制中，应力

10、的单位为N/m2，又称Pa。常见的应力单位还有达因/厘米2（0.1Pa），公斤/厘米2（9.807X104Pa），和psi磅/英寸2（6.895X103Pa）。本讲稿第十五页，共七十页(2)刚度刚度(Stiffness)刚度刚度：所谓刚度，是指材料或构件在外力作用下抵抗变形的能力。刚度是个整体概念，应该与硬度区别开来。硬度系材料表面抵抗变形或破坏的能力。它们之间是既有联系又有区别的。一般地，刚性越好的材料，硬度也会越高，材料就会比较脆，韧性就较差。拉伸断裂延长率(Enlongation at break%)PC 120%PET 20%PMMA 3%本讲稿第十六页，共七十页(3)模量模量(Mod

11、ules)模量模量：对于理想的弹性固体，应力与应变关系服从虎克定律，即应力与应变成正比，比例常数称之为弹性模量：可见，弹性模量是材料发生单位应变时的应力，它表征材料抵抗变形能力的大小，模量越大，越不容易变形，表示材料的刚度也就越大。弹性模量有三种基本类型：杨氏模量、剪切模量和体积模量，分别代表材料在发生拉伸应变、剪切应变和受到均匀流体静态压缩时发生的应变时的模量。由于应变是无量纲的量，因此弹性模量的单位与应力的单位相同,也是N/m2,即 Pa。本讲稿第十七页，共七十页(4)强度强度(Strength)强度强度：所谓强度，就是指材料或构件在外力作用下抵抗破坏的能力。一般把材料或构件受到拉伸、弯曲

12、、扭转或冲击后，抵抗破坏的能力分别称之为拉伸强度、弯曲强度、扭转强度和冲击强度。本讲稿第十八页，共七十页拉伸强度拉伸强度：是在规定的实验温度、湿度和试验速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止，断裂前试样承受的最大载荷P与试样的宽度b和厚度d的乘积的比值：必须注意的是，试样宽度和厚度在拉伸过程中是随试样的伸长而逐渐减小的，由于达到最大载荷时的b、d值的测量很不方便，工程上一般采用起始尺寸来计算拉伸强度。由于整个拉伸过程中，聚合物的应力和应变的关系并非线性的，只有当变形很小时，高聚物在可视为虎克弹性体，因此拉拉伸伸模模量量（即即杨杨氏氏模模量量）通常由拉伸起始阶段的应力与应变比

13、例来计算：式中P是变形较小时的载荷。(ASTM D882)本讲稿第十九页，共七十页类似地，如果向试样施加的是单向压缩载荷，则测得的是压缩强度压缩强度和压缩压缩模量模量(ASTMD695)。理论上，虎克定律仍然适用于压缩的情况，所得的压缩模量应与拉伸模量相等，但实际上压缩模量通常稍大于拉伸模量，而拉伸模量与压缩强度的相对大小则因材料的性质而异。一般地，塑性材料善于抵抗拉力，而脆性材料善于抵抗压力。测试方法：ASTM D882抗抗撕撕裂裂强强度度：如果向试样施加剪切力，测得的就是试样的抗撕裂强度及模量。一般适用于较薄的试样，如薄板，薄膜等。测试方法：初始(initial)ASTM D1004 拓展

14、(propagation)ASTM D1922本讲稿第二十页，共七十页弯曲强度弯曲强度：亦称挠曲强度，是在规定试验条件下，对标准试样施加静弯曲力矩，直到试样折断为止，取试验过程中的最大载荷，并按下式计算弯曲强度：弯曲模量弯曲模量为：式中叫做挠度，是试样着力处的位移。弯曲试验也可以让试样一端固定，在另一端施加载荷，或者采用圆形截面的试样。本讲稿第二十一页，共七十页冲击强度冲击强度：是衡量材料韧性的一种强度指标，表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力，通常定义为试样受冲击载荷而折断时单位截面积所吸收的能量:式中W是冲断试样所消耗的功。冲击强度冲击强度的测试方法很多，应用较广的有摆锤式冲击试验，落重式冲击试

15、验和高速拉伸等三类。摆锤式冲击试验是让重锤摆动冲击标准试样，测量摆锤冲断试样消耗的功，试样的安放方式有简支梁式和悬臂梁式，前者（Sharpy）试样两端支承着，摆锤冲击式样的中部；后者（Izod）试样一端固定，摆锤冲击自由端。试样可用带缺口的和无缺口的两种。采用带缺口的试样，目的是使缺口处试样的截面积大为减小，受冲击时，试样断裂一定发生在这一薄弱处，所有的冲击能量都能在局部的地方被吸收，从而提高实验的准确性。这种情况下，计算冲击强度时，试样的厚度d指的是缺口处试样的剩余厚度。冲击强度的单位比较混乱，一般常用的为KJ/m2。测试方法：ASTM D256本讲稿第二十二页，共七十页(5)(5)抗折弯性

16、抗折弯性对材料在反复弯曲情况下的耐久性的一种评价指标,是耐疲劳性能的一种,也是材料韧性的一种表示方法.一般适用于较薄的试样,以反复折弯的周期(次数)表示,与试样厚度有关.本讲稿第二十三页，共七十页Mechanical properties:本讲稿第二十四页，共七十页3.热性能热性能(Thermal)(Thermal)(1)特征温度特征温度如果取一块非晶态高聚物试样，对它施加一恒定的力，观察试样发生的形变与温度之间的关系，就会得到上面的曲线，通常称之为温度-形变曲线或热机械曲线。当温度较低时，试样呈刚性固体状，在外力作用下只发生非常小的形变，形变与受力的大小成正比，当外力除去后形变能立刻回复，这

17、种力学性质称虎克型弹性，又称普弹性，非晶态高聚物处于具有普弹性的状态，称为玻璃态；当温度上升到一定范围后，试样的形变明显增加，并在随后的温度区间达到某一相对稳定的形变，在这个区域中，试样变成柔软的弹性体，温度继续升高时，形变基本上保持不变，此时材料所处的状态称为高弹态；温度再进一步升高，则形变量又逐渐加大，试样最后完全变成粘性的流体，称为粘流态。本讲稿第二十五页，共七十页玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃态转变，对应的转变温度即玻璃化转变温度，简称玻璃化温度玻璃化温度，通常用Tg表示；而高弹态与粘流态之间的转变温度称为粘流温度，用Tf表示。如果是结晶高聚物,则会表现出如无机晶体样的特征熔点熔点

18、(Tm),但是熔融平台没有无机晶体那样平滑,这是由高聚物的长链分子特征决定的.当高聚物熔体冷却时,类似地也会有一个结晶温度(Tc)和结晶平台.PC:Tg153,HDT1.8MPa 145,RTI 125130PRPP:HDT66psi(0.455Mpa)120,RTI 115PEI:Tg 217,HDT(ASTM D1637 83)210Toray T60:RTI 105PMMA:Tg105测试方法：DSC差示扫描量热法本讲稿第二十六页，共七十页(2)热膨胀系数热膨胀系数(coefficient thermal expansion)热膨胀系数：热膨胀系数：温度升高1时，材料长度变化的百分率，称

19、为线膨胀系数。材料在某一温度区间的线膨胀特性，称为平均线膨胀系数。可按下式计算：=L/(L*t)(-1)式中，L-试样在膨胀时，长度变化的算术平均值（mm）；L-试样在室温时的长度（mm）；t-试验温差（）PC:58ppm/;PET:56ppm/;PI:2132;PET:2080测试方法：GB1036-70。本讲稿第二十七页，共七十页(3)耐热性耐热性(heat resistance)耐热性：耐热性：指高分子材料在受热作用下，仍保持其优良的物理力学性能和使用性能的最高温度。测定方法有马丁耐热试验法和维卡软化点试验方法、热变形温度试验方法等。这些方法所测定的温度，仅仅是在该方法规定的载荷大小、施

20、加载荷的方式、升温速度下到达规定的变形值的温度，并不一定是该材料的使用温度上限。本讲稿第二十八页，共七十页马丁耐热试验法（GB1035-70）该方法测定的是塑料试样在等速升温的环境中，以一定静弯曲力矩作用下，测定达到一定弯曲变形时的温度。马丁耐热试验仪的示意图如下。规定试样为长条形，弯曲应力为4.9Mpa，弯曲变形量为6mm，升温速度为50/h。该试验方法不适用于马丁耐热性低于60的塑料。马丁耐热试验装置示意图1-变形指示器 2-重锤 3-横杆 4-试样 5-底座本讲稿第二十九页，共七十页维卡(Vicat)软化点试验法（GB1633-79）该方法是测定热塑性塑料于液体传热介质中，在一定的负荷以

21、及等速升温（12/min）条件下，试样被1mm2压针头压入1mm深度时的温度。试验装置见下图。维卡软化点试验装置示意图1-砝码2-变形测量装置3-负载杆4-测温装置5-压针6-试样7-搅拌器8-支架9-保温浴槽10-压针头11-加热器本讲稿第三十页，共七十页热变形温度试验法（GB1634-79,ASTMD648）该方法是测定塑料试样浸在一种等速升温的合适液体传热介质中，在简支梁式的静弯曲负载作用下，试样弯曲变形到规定值时的温度。所用液体介质为变压器油，升温速度为2/min，负荷有1.82Mpa和0.45Mpa两种。变形值与厚度相关，不同厚度有不同的变形量规定值。热变形温度试验装置见下图。热变形

22、温度试验装置示意图1-负荷2-百分表3-温度计4-负载杆及压头5-支架6-液态介质7-试样8-搅拌器本讲稿第三十一页，共七十页长期耐热温度长期耐热温度长期耐热温度是指塑料材料在长时间使用时的耐热性，依UL的规定，塑料材料长期使用温度是指塑料材料曝露在高温下，须达数万小时，物性减半时的温度。如UL746规定的长期耐热温度的曝晒时间为105小时，约相当于11年之久。本讲稿第三十二页，共七十页(4)比热容比热容 (specific heat)(specific heat)定义：单位质量下需要输入多少能量才能使温度上升一摄氏度，单位为卡/（千克C），数值越大代表物体容纳热量的能力越大。根据上表得知，水

23、比热容最高，比金属有更强的热容能力，这也是水冷散热器赖以生存的根本。本讲稿第三十三页，共七十页(5)(5)热传导系数热传导系数(导热系数导热系数)(thermalconductivity)定义：每单位长度、每度K，可以传送多少瓦数的能量，单位为W/mK。即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文（1K1）时的热传导功率。数值越大，表明该材料的热传递速度越快。热热阻阻：英文名称为thermalresistance，即物体对热量传导的阻碍效果。热阻的概念与电阻非常类似，单位也与之相仿/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。以散热器而言，导热路径的两端分别是发热物体（如CP

24、U等）与环境空气。PC:0.2 W/m;Ultem1000:0.22 W/m;测试方法:ASTM C177本讲稿第三十四页，共七十页4.电性能电性能(Electrical)(1)介电性能介电性能介介电电常常数数(dielectric(dielectric constant)constant):在一个真空平行板电容器上加载直流电压U,在电容器的两个极板上将产生一定量的电荷Q0,这个真空电容器的电容为C0=Q0/U,电容C0与所加的电压大小无关,而决定于电容器的几何尺寸,如果每个极板的面积为S,两极板间的距离为d,则有C0=0S/d比例常数0称为真空电容率,在国际单位制中0=8.85X10-12法

25、拉第/米.如果在上述电容器的两极板间充满电介质,这时极板上的电荷将增加到Q,电容器的电容C比真空电容器增加了倍,C=Q/U=C0=0S/d=S/d式中是一个无因次的纯数,称为介介电电常常数数,表征电介质贮存电能能力的大小,是介电材料的一个非常重要的性能指标.则称为介质的电容率,表示单位面积和单位厚度的电介质的电容值,单位与0相同.测试方法：ASTM D150本讲稿第三十五页，共七十页?问题问题:对于用于电子绝缘的材料,介电常数是否越大越好?本讲稿第三十六页，共七十页对单对导线来说，所使用的绝缘材料的介电常数越高，其导线的直径就会越粗,电流传输的效率越高。对线对而言，介电常数越高，线对间的间隔就

26、会越大。而线对间的间隔则直接关系着线对的阻抗。通常我们现在所用的4对双绞线阻抗标准值为100欧，各个厂商在制造线缆时都努力接近或达到这个值。线对间隔的加大，将会使整个线缆的阻抗变的难以控制。对整个双绞线而言，介电常数直接影响着线缆的NVP值（标称传播速率）。介电常数越低，线缆的NVP值越高，数据的传输速率也越高。而数据的传播数率越高，从发送端到接受端的传播延迟也就越低。例如,Intel使用低介电常数的材料来制作处理器导线间的绝缘体。这种材料可以很好地降低线路间的串扰，从而降低处理器的功耗，提高处理器的高频稳定性。本讲稿第三十七页，共七十页介电强度介电强度(dielectric strength

27、)介介电电强强度度：在强电场(107108伏/米)中,随着电场强度进一步提高,电流-电压间的关系已不再符合欧姆定律,dU/dI逐渐减小,电流比电压增大得更快(见图),当达到dU/dI=0时,即使维持电压不变,电流仍然继续增大,材料突然从介电状态变成导电状态.在高压下,大量的电能迅速地释放,使电极之间的材料局部地被烧毁.这种现象就称为介电击穿.dU/dI=0处的电压Ub称为击穿电压.击穿电压是介质可以承受电压的最大极限.介质的电流-电压关系本讲稿第三十八页，共七十页介介电电强强度度的定义就是击穿电压Ub与绝缘体厚度h的比值,即材料能长期承受的最大场强:Eb就是介电强度,或称击穿场强,其单位是兆伏

28、/米.由于高聚物经常作为绝缘材料用在电子电气设备和器件上,发生介电击穿而遭到破坏的现象是时常遇到的,因而介电强度是高聚物绝缘材料的一项重要的指标.PC1.5kv/mil;PEI6.5kv/mil;PI:7kv/milPET4.6kv/mil;本讲稿第三十九页，共七十页高聚物的介电击穿按其形成的机理,大致可以分为本征击穿,热击穿和放电击穿等三种,而本征击穿场强是实际测得的实验值的上限.具体高聚物试样的介电强度,时常因为环境介质,物理状态,温度,加压方式和速度,电场频率,纯度以及所使用电极的类型等等因素的影响而偏低,而且这些外部因素的影响往往比结构因素更大.例如,同一种高聚物,薄膜试样比固体试样的

29、数值要高的多,这可能是薄膜试样比较均匀,而固体试样往往含有较多缺陷的缘故.由于击穿实验是一种破坏实验,因此这一性能指标有时候也用耐压实验来代替,即在高聚物制件上加载一实验电压,经过一定时间后不发生击穿,即认为产品合格.测试方法：ASTM D149本讲稿第四十页，共七十页介电损耗(dissipation)介介电电损损耗耗：电介质在交变电场中,由于消耗一部分电能,使介质本身发热,这种现象就是介电损耗.材料的介电损耗大小通常用物理量介电损耗角正切tg来表示,是每个交变周期内介质损耗的能量与介质贮存的能量的比值.通常也用介电损耗因子这一概念来表示材料介电损耗的大小,它是介质电容器的损耗功率与相应的真空

30、电容器的容性无功功率之比.高聚物的介电损耗角正切通常是小于1的数,大多数在10-2到10-4范围内.tg=10-4表示损耗功率只是容性无功功率的万分之一,即材料的介电损耗很小.FRPC:0.26%(60Hz),1.17%(1MHz);TorayS10:0.36-0.43%(20,1000Hz)FormexGK17:0.19%(ASTMD150)测试方法：ASTM D150本讲稿第四十一页，共七十页当高聚物作为电工绝缘材料或电容器材料使用时,不容许有大量的损耗,否则不但要浪费大量的电能,还会引起高聚物发热,老化,以至破坏,所以要求材料的tg越小越好.但是与此相反,在高聚物的高频干燥,塑料薄膜的高

31、频焊接以及大型高聚物制件的高频热处理等情况下,则要求材料的tg大一些为好.介电损耗的大小除受到高聚物的分子结构影响外,还受交变电场频率,环境温度,电压,材料中的添加剂和杂质等的影响.FRPC:0.002660Hz,0.01171MHzPC:0.001(60Hz),0.006(1MHz)FRPPGK17:0.0019(ASTMD150)本讲稿第四十二页，共七十页(2)导电性能导电性能(conductivity)材料的导电性能是用电阻率或电导率来表示的。当试样加上直流电压U时，如果流过试样的电流为I，则按照欧姆定律，试样的电阻R为R=U/I 试样的电导G为电阻的倒数G=1/R=I/U电阻和电导的大

32、小都与试样的几何尺寸有关，不是材料导电性的特征物理量。试样的电阻与试样的厚度h成正比，与试样的面积S成反比R=h/S比例常数称为电电阻阻率率，单位是欧米，是单位厚度，单位面积试样的电阻值。类似地，对试样的电导有G=S/h 比例常数称为电导率，单位是欧-1米-1，是单位厚度单位面积试样的电导值。显然，电阻率与电导率都不再与试样的尺寸有关，而只决定于材料的性质，它们互为倒数，都可用来表征材料的导电性。本讲稿第四十三页，共七十页在高聚物的导电性表征中，有时需要分别表示高聚物表面和体内的不同导电性，常常分别采用表面电阻率和体积电阻率来表示。表表面面电电阻阻率率s定义为单位正方形表面上两刀形电极之间的电

33、阻。如果刀形电极的长度l与两电极间的距离b不相等，则可采用下述关系式表示：s=Rs l/b从实测的表面电阻可以计算出表面电阻率s。上面的公式也可以写做：s=(U/b)/(Is/l)因而可以说，表面电阻率是沿v试样表面电流方向的直流场强与该处单位长度的表面电流之比。s的单位是欧姆。刀形电极示意图本讲稿第四十四页，共七十页类似地，对体积电阻率体积电阻率v有 式中h是试样的厚度（即两电极之间的距离），S是电极的面积，U是外加电压，Rv和Iv是测得的体积电阻和体积电流。因此，体积电阻率是体积电流方向的直流场强与该处体积电流密度之比。v的单位是欧米。一般说来，在提到电阻率而又没有特别指明的地方通常就是指

34、体积电阻率。分子结构是决定高聚物导电性的内在因素，也是最重要的因素。测试方法：ASTM D257;IEC 60093本讲稿第四十五页，共七十页5.耐燃性耐燃性(Flammability)(1)阻燃阻燃俗话说“水火无情”。火灾一直是人类不得不痛苦面对的天灾/人祸.在火灾情况下，人员的伤亡，主要有以下几方面：烧死烧伤；高温灼伤；缺氧窒息；烟气中毒；踩踏；不正确逃生方式造成的摔死、摔伤；引发其他并发症等。而火灾的起因虽然多种多样,毕竟都因材料“可燃”而导致和发展.因此,降低材料的“可燃性”或提高材料的“耐燃性(阻燃性)”就成为人们防范火灾和降低火灾损失的首选方法.以碳,氢为主要成分的高聚物,具有一定

35、的可燃性.阻燃剂就是添加到高聚物中以提高其阻燃性能(阻止引燃或抑制火焰传播)的添加剂.最常用和最重要的阻燃剂是氯,磷,溴,锑和铝的化合物.阻燃剂根据使用方法可以分为添加型和反应型两大类.本讲稿第四十六页，共七十页(2)氧气指数氧气指数 (Oxygen index)(Oxygen index)物质燃烧时,需要消耗大量的氧气,不同的可燃物,燃烧时需要消耗的氧气量不同,通过对物质燃烧过程中消耗最低氧气量的测定,计算出物质的氧指数值,可以评价物质的燃烧性能。所谓氧指数（OxygenIndex,OI），是指在规定的试验条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧（即进行有焰燃烧）所需的最低氧气浓度，以氧所

36、占的体积百分数的数值表示（即在该物质引燃后，能保持燃烧50mm长或燃烧时间3min时所需要的氧、氮混合气体中最低氧的体积百分比浓度）。氧指数越高,难燃性越好.以氧指数作为判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有效。一般认为，OI27的属易燃材料,27OI32的属可燃材料,OI32的属难燃材料。本讲稿第四十七页，共七十页(3)UL 黄卡黄卡UL是英文美国安全检测实验室（UnderwriterLaboratoriesInc.）的简写,是作为第三者的立场对工业制品的安全性进行评价的美国的一家非营利团体。在美国，几乎所有的全部州政府都对电气制品赋予了必须取得UL认定的义务，事实上它已成为美国事

37、实上的通用标准。UL是一个具有世界知名度的独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业认证机构。本讲稿第四十八页，共七十页虽然成为UL对象、有种类繁多的试验科目，并且其UL进行的试验方法和规格也多种多样，但是其服务大致分为以下4种：1.1.对最终制品的列名服务（Listing）。这是针对象个人电脑等消费者直接使用的产品所进行的服务。UL对制品的安全性进行检查，如果试验合格，则向外界发布该制品已通过UL的安全认定，并允许该制品标注UL的认定标记。2.2.是对部件或材料的认可服务（Recognition）。所谓部件，就是指不被单独使用的制品，例如印刷电路板、变压器等。部件试验合格时，向外界发布该制品已

38、通过UL的安全认定，并允许该制品标注UL的认定标记。对于材料，则有些不同，是要通过判定材料的性能来划分品级。比如塑料材料的燃烧性按照UL94的标准进行评价，这相当于认可服务。3.3.分类服务（Classification）。除了评价是否符合UL标准以外，还评价是否符合国际标准及海外标准。合格时，对外发布制品已通过认定，并允许制品使用认定标记。4.4.已列名和认可的制品或部件还将接受不定期的抽查，考核所生产的制品是否与UL评价时的结果相同。这种服务叫做成果追踪服务（Follow up）。本讲稿第四十九页，共七十页黄卡（数据单）所谓黄卡就是在接受上述认可时、在UL注册的材料或部件的数据单。这些数据

39、汇集而成的小册子称做黄皮书。黄卡可以从UL或生产厂家邮寄索取，但现在可以从UL网页直接查阅，可以说是非常方便。数据检索UL-IQ页面(English)http:/ UL746-塑料材料的耐燃性塑料材料的耐燃性,热老化性热老化性,电气性能等的长期评价测试规范电气性能等的长期评价测试规范分分:A,B,C,D,E等小类等小类e.g:UL746E聚合材料聚合材料-工业层压板工业层压板纤维缠绕管纤维缠绕管硫化纤维及印制板用材料。硫化纤维及印制板用材料。本讲稿第五十一页，共七十页(4)(4)耐电弧耐电弧(D495)是ASTMD495固体绝缘材料高电压,低电流,耐电弧(High-voltage,low-cu

40、rrent,dryarcresistance)试验的简称,系将具有12500V电压,逐步增加电流(1040mA)的两电极棒置于试样上面,会在两电极棒之间产生电火花,并直到电火花消失的时间.测试试样标准厚度为3mm.根据耐电弧时间评定材料的性能等级(PLC,PerformanceLevelClass)本讲稿第五十二页，共七十页(5)(5)比较碳迹指数比较碳迹指数(CTI)是绝缘材料比较炭化痕迹指数(ComparativeTrackingIndex)的简称,又称耐漏电痕迹指数（CTI）测试时将试样置于电极棒下,以每30秒滴下0.1%NH4Cl电解液一滴,能忍受50滴电解液后才发生炭化痕迹(燃烧或电

41、流突然放大)时的电压数表示.按照耐压值从0到5进行分级。数字越小，耐漏电性越高。测试样品标准厚度为3.2mm.CTI是确定PCB,连接器以及其他电子部件漏电间距的一个重要参数.电子产品一般都应表明其CTI值,在未规定的场合,对PCB,其CTI亦应大于175;对其他部件,应大于100.本讲稿第五十三页，共七十页(6)(6)高压电弧碳迹速率指数高压电弧碳迹速率指数(HVTR)HVTR是High-voltagearc-trackingrate的简称,系在5200V电压下,单位时间内试样在移动电极棒下产生电弧炭化痕迹的距离,试样标准厚度为3.2mm.本讲稿第五十四页，共七十页(7)(7)热点火热点火(

42、HWI)HWI是HotWireIgnition的简称,系试样受电热丝加热后,直到被发热点着所需要的时间.本讲稿第五十五页，共七十页(8)高电流电弧点火高电流电弧点火(HAI)测试固体绝缘材料受电弧加热后,直到引燃时的所需要的电弧数,是high-currentarcignition的简称.本讲稿第五十六页，共七十页(9)抗高压电弧点火抗高压电弧点火(HVAR)测试材料受高电压,低电流,电弧加热后,直到引燃所需要的时间,是high-voltageresistancetoignition的简称.本讲稿第五十七页，共七十页(10)PTI(10)PTI(保证耐漏电起痕指数保证耐漏电起痕指数)Proof

43、tracking index的缩略语。试验方法本身与CTI相同。目前，对每一个耐压值从0到5进行分级。PTI与CTI的不同之处在于：CTI改变施加的电压，求得材料的最大耐压值，从而决定起痕指数。而PTI所试验的电压是一个点，只表示该点是否能耐受住电压。换言之，假设PTI为150V，则说明该材料的漏电起痕性能耐受到150V，而且实际中可能比该值还高。另一方面，由于CTI求的是最大耐压值，不会具有大于标注值的实力。本讲稿第五十八页，共七十页用语含义说明Color颜色NC 为天然色（无着色的颜色）BK为黑色 ALL为全部颜色。Min.Thick.试片最小厚度单位为mm。在上述黄卡中，试片厚度为3mm

44、时，难燃性为5VA。试片厚度为1mm时，难燃性为5VB。Flame Class难燃性 根据UL94标准判定材料的难燃性水平。按照HB、V-2、V-1、V-0的顺序，难燃性依次增大。一般说的难燃材料指的是V-0。除了传统的评价方法之外，还设定了上一级的5V评价。作为定位，难燃性顺序依次为V-0、5VB、5VA。由于5V评价的试验方法与传统相比有些不同，所以卡中象“V-0、5VA”那样就表示进行了两个试验。难燃性 HB V-2 V-1 V-0 5VB 5VARTI相对保证温度也叫“相对温度指数”是UL保证材料使用的最高温度。单位为。有时也只标注为TI（保证温度）。Elec表示对于电气特性的TI；i

45、mp表示有冲击负荷时的TI；str表示静态下的TI。IEC国际电气化标准会议是电气领域中的国际标准化组织。相当于非电气领域的ISO、通信领域的ITU。本讲稿第五十九页，共七十页用语含义说明GWIT灼热丝发火温度是Glow wire ignition temparature的缩略语，是IEC规定的燃烧性指标之一。GWFI灼热丝燃烧指数是Glow wire flammability index的缩略语，是IEC规定的燃烧性指标之一。PTI保证耐漏电起痕指数Proof tracking index的缩略语。试验方法本身与CTI相同。目前，对每一个耐压值从0到5进行分级。PTI与CTI的不同之处在于：

46、CTI改变施加的电压，求得材料的最大耐压值，从而决定起痕指数。而PTI所试验的电压是一个点，只表示该点是否能耐受住电压。换言之，假设PTI为150V，则说明该材料的漏电起痕性能耐受到150V，而且实际中可能比该值还高。另一方面，由于CTI求的是最大耐压值，不会具有大于标注值的实力。IEC:BPIEC版球压温度IEC制定的标准之一。除了少数装置与通常的球压温度不同之外，其它装置基本相同。本讲稿第六十页，共七十页(11)闪点闪点 (flash point)(flash point)闪点：可燃液体能挥发变成蒸气，跑入空气中。温度升高，挥发加快。当挥发的蒸气和空气的混合物与火源接触能够闪出火花时，把这

47、种短暂的燃烧过程叫做闪燃，把发生闪燃的最低温度叫做闪点。闪点分为开杯和闭杯两种。从消防观点来说，液体闪点就是可能引起火灾的最低温度。闪点越低，引起火灾的危险性越大 本讲稿第六十一页，共七十页(12)燃点燃点燃点：不论是固态、液态或气态的可燃物质，如与空气共同存在，当达到一定温度时，与火源接触就会燃烧，移去火源后还继续燃烧。这时，可燃物质的最低温度叫做燃点，也叫做着火点。一般液体燃点高于闪点，易燃液体的燃点比闪点高15。本讲稿第六十二页，共七十页自燃自燃(self-ignition)自燃：在通常条件下，一般可燃物质和空气接触都会发生缓慢的氧化过程，但速度很慢，析出的热量也很少，同时不断向四周环境

48、散热，不能像燃烧那样发出光。如果温度升高或其他条件改变，氧化过程就会加快，析出的热量增多，不能全部散发掉就积累起来，使温度逐步升高。当到达这种物质自行燃烧的温度时，就会自行燃烧起来，这就是自燃。使某种物质受热发生自燃的最低温度就是该物质的自燃点，也叫自燃温度。在自燃温度时，可燃物质与空气接触，不需要明火的作用就能发生燃烧。自燃点不是在一个固定不变的数值，它主要取决于氧化时所析出的热量和向外导热的情况。可见，同一种可燃物质，由于氧化条件不同以及受不同因素的影响，有不同的自燃点。本讲稿第六十三页，共七十页自燃可分两种情况。由于外来热源的作用而发生的自燃叫做受热自燃；某些可燃物质在没有外来热源作用的

49、情况下，由于其本身内部进行的生物、物理或化学过程而产生热，这些热在条件适合时足以使物质自动燃烧起来，这叫做本身自燃。本身自燃和受热自燃的本质是一样的，只是热的来源不同，前者是物质本身的热效应，后者是外部加热的结果。物质自燃是在一定条件下发生的，有的能在常温下发生，有的能在低温下发生。本身自燃的现象说明，这种物质潜伏着的火灾危险性比其他物质要大。在一般情况下，能引起本身自燃的物质常见的有植物产品、油脂类、煤及其他化学物质。如磷、磷化氢是自燃点低的物质。本讲稿第六十四页，共七十页6.光学性能光学性能 (Optical)(Optical)(1)透光率透光率 (light transmission)(

50、light transmission)当光线照射一个透光体时，透过光量（F）和投射光的总量（F0）的比值叫做透光率(T)，公式如下：T=F/F0,透光率的倒数就是阻光率（O），即O=1/T=F0/F物体的透光率总是小于1的，因为没有完全透明的物体。而阻光率会很大，如透光率为1%那么阻光率为100。测试方法:ASTM D1003本讲稿第六十五页，共七十页(2)雾度雾度(Haze)和光泽度和光泽度(Gloss)一束平行光束入射某介质（如透明塑料）时，由于物质光学性质的不均匀性；表面缺陷，内部组织的不均匀，气泡和杂质存在等，光束就会改变方向（扩散和偏折），产生的部分杂乱无章光线称散射光。国际上规定用