塑料其它性能测试精品文稿.ppt
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1、塑料其它性能测试第1页,本讲稿共43页材料的光学性质包括对材料的光学性质包括对光的透过性,折光率等光的透过性,折光率等性能的评价。性能的评价。飞机座舱飞机座舱 仪表板面仪表板面LED Lamps 第2页,本讲稿共43页一、折光性能及其测试方法一、折光性能及其测试方法材料的折光性能主要以折射率来表示,折射率也称为折光率材料的折光性能主要以折射率来表示,折射率也称为折光率或折光指数,是表明透明物质折光性能的重要光学性能常数。或折光指数,是表明透明物质折光性能的重要光学性能常数。(一)定义(一)定义光在不同介质中的传播速率不光在不同介质中的传播速率不同同,当光由第当光由第1 1介质进入第介质进入第2
2、 2介质介质的分界面时的分界面时,即产生反射及折射即产生反射及折射现象如图现象如图8-18-1所示所示 第3页,本讲稿共43页(二)折光率测试方法(二)折光率测试方法折射率的测定有两种方法:一种是折光仪法,另一种是显微折射率的测定有两种方法:一种是折光仪法,另一种是显微镜法,折光仪法精确度较高。镜法,折光仪法精确度较高。阿贝折光仪阿贝折光仪 第4页,本讲稿共43页1 1测试原理测试原理用阿贝折射仪测定折射率就是测定临界角,从而测出被测物的折用阿贝折射仪测定折射率就是测定临界角,从而测出被测物的折射率。射率。2 2测试仪器测试仪器主要结构由光学系统、机械系统两部分组成:主要结构由光学系统、机械系
3、统两部分组成:光学系统,光学系统中有望远镜系统和读数系统;机械系统,如底座、棱光学系统,光学系统中有望远镜系统和读数系统;机械系统,如底座、棱镜转动手轮等。附属部分还必须有光源系统和恒温系统。镜转动手轮等。附属部分还必须有光源系统和恒温系统。3 3测试步骤测试步骤(1 1)试样制备)试样制备 试样可以采用任何尺寸,与折光仪棱镜接触的表试样可以采用任何尺寸,与折光仪棱镜接触的表面必须平整并经过抛光。面必须平整并经过抛光。(2 2)恒温)恒温 (3 3)折光仪校准)折光仪校准 (4 4)试样测定)试样测定(5 5)清除试样)清除试样第5页,本讲稿共43页(三)折光率测试的主要影响因素(三)折光率测
4、试的主要影响因素1 1温度温度随温度升高,物质的折射率下降。因此在测量中,一定要恒温。并且随温度升高,物质的折射率下降。因此在测量中,一定要恒温。并且一定要在报告中标识测量的温度条件。一定要在报告中标识测量的温度条件。2 2表面接触表面接触由于固体与棱镜表面接触不好,需要加接触液,要求接触液由于固体与棱镜表面接触不好,需要加接触液,要求接触液对试祥和棱镜无腐蚀和影响,通常接触液的折射率大小介于对试祥和棱镜无腐蚀和影响,通常接触液的折射率大小介于试样与棱镜的折射率之间。试样与棱镜的折射率之间。3 3光源光源光源对折射率有影响,所以测定折射率都是用单色光。国标中使光源对折射率有影响,所以测定折射率
5、都是用单色光。国标中使用钠光源用钠光源D D线。线。第6页,本讲稿共43页二、透光性能及其测试方法二、透光性能及其测试方法材料的透光性能主要是以材料的透光性能主要是以透光率透光率和和雾度雾度来表示的。来表示的。透光率和雾度是两个独立的指标,是透明材料两项十分重要透光率和雾度是两个独立的指标,是透明材料两项十分重要的光学性能指标。的光学性能指标。一般来说,透光率高的材料,雾度值低,反之亦然,但不完全一般来说,透光率高的材料,雾度值低,反之亦然,但不完全如此。如此。例如,例如,窗玻璃窗玻璃材料透光性高,也不混浊。材料透光性高,也不混浊。毛玻璃毛玻璃透光率高,雾度透光率高,雾度值却很大。值却很大。用
6、作光学仪器罩的材料要求屏蔽亮光源,应有最大的漫反射用作光学仪器罩的材料要求屏蔽亮光源,应有最大的漫反射和最小的透明度。和最小的透明度。第7页,本讲稿共43页(一)定义(一)定义1透光率透光率表示材料透过光线的程度;表示材料透过光线的程度;以透过材料的光通量与入射的光通量之比的以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示。百分数表示。透过材料的光通量透过材料的光通量T2与照射到透明材料入射光通量与照射到透明材料入射光通量T1之比的百分率。之比的百分率。Tt=T2/T1100 (8-4)2雾度雾度 雾度又称浊度,雾度又称浊度,表示透明或半透明材料不清晰的程度表示透明或半透明材料不清晰的程度。以
7、散射光通。以散射光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示。量与透过材料的光通量之比的百分率表示。用标准用标准“c”光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材上,由于材料内部和表面造成散射,使部分平行光偏离入射方向大于上,由于材料内部和表面造成散射,使部分平行光偏离入射方向大于2.5的散射光通量的散射光通量Td与透过材料的光通量与透过材料的光通量T2之比的百分率,即:之比的百分率,即:H=Td/T2100 (8-5)第8页,本讲稿共43页(二)透光率和雾度测试方法(二)透光率和雾度测试方法高分子材料透光率和雾度是利用雾度计或分光光
8、度计来测定。高分子材料透光率和雾度是利用雾度计或分光光度计来测定。1测试原理测试原理 1 1阱陷;阱陷;2 2标准板;标准板;3 3积分球;积分球;4 4试样架;试样架;5 5光电池光电池6 6控制控制线路;线路;7 7检流计;检流计;8 8光源;光源;9 9稳压器;稳压器;L L1 1、L L2 2、L L3 3透镜;透镜;S S光孔;光孔;C-FC-F滤光器滤光器 第9页,本讲稿共43页2.2.测试试样测试试样 如光滑平整度、缺陷、划痕、污染等试样表面状态影响测试结果;如光滑平整度、缺陷、划痕、污染等试样表面状态影响测试结果;厚度尺寸不同的试样之间的测定结果不能相互比较。厚度尺寸不同的试样
9、之间的测定结果不能相互比较。3.3.测试方法要点测试方法要点开启仪器,预热至少开启仪器,预热至少20min20min;校准仪器,放置标准板(或不放置任何遮挡物。校准仪器,放置标准板(或不放置任何遮挡物。放置试样放置试样 。去掉标准板,置上阱陷;再去掉试样。重复测定去掉标准板,置上阱陷;再去掉试样。重复测定5 5片试样。片试样。结果计算结果计算第10页,本讲稿共43页(三)折光率测试的主要影响因素(三)折光率测试的主要影响因素1 1光源光源光源不同,它的相对光谱能量分布就不同,同一透明材料用不同光源不同,它的相对光谱能量分布就不同,同一透明材料用不同的光源测量,所得到的透光率与雾度值不同。国际照
10、明学会规定的光源测量,所得到的透光率与雾度值不同。国际照明学会规定了三种标准光源了三种标准光源A A、B B、C C。2 2试样厚度试样厚度试样的厚度越大,透光率越小,雾度越大。试样的厚度越大,透光率越小,雾度越大。3 3试样表面状态试样表面状态表面擦伤和污染均使雾度值增加,对透光率来说,通常使之下降。表面擦伤和污染均使雾度值增加,对透光率来说,通常使之下降。4 4仪器仪器仪器方面,光源的变化,积分球内表面,标准板及光电池的变化都可能仪器方面,光源的变化,积分球内表面,标准板及光电池的变化都可能引起误差;操作方面,读数误差。引起误差;操作方面,读数误差。第11页,本讲稿共43页第二节第二节 电
11、性能电性能第12页,本讲稿共43页聚合物材料具有优良的电性聚合物材料具有优良的电性能,可作为理想的电传输、电能,可作为理想的电传输、电器、电子材料器、电子材料 第13页,本讲稿共43页大多数聚合物材料具有以下几方面特点:大多数聚合物材料具有以下几方面特点:具有优良的绝缘性能;具有优良的绝缘性能;具有足够的介电强度,能经受住导体之间的电场作用;具有足够的介电强度,能经受住导体之间的电场作用;具有良好的耐电弧性;具有良好的耐电弧性;在恶劣的工作环境中,如湿气、温度和辐射条件下能保持良好的使用性在恶劣的工作环境中,如湿气、温度和辐射条件下能保持良好的使用性能;能;具有一定的强度和韧性,能够耐振动冲击
12、和其他机械力作用。具有一定的强度和韧性,能够耐振动冲击和其他机械力作用。评价高聚物的电性能指标主要有:评价高聚物的电性能指标主要有:体积电阻率、表面电阻率(代表导电性);体积电阻率、表面电阻率(代表导电性);介电强度(代表击穿现象);介电强度(代表击穿现象);介电常数(代表极性);介电常数(代表极性);损耗因子(代表松弛现象)、耐电弧性(代表导电性)等。损耗因子(代表松弛现象)、耐电弧性(代表导电性)等。第14页,本讲稿共43页一、电阻率的测定一、电阻率的测定 (一)定义(一)定义 1体积电阻体积电阻在试样相对两表面上放置的两电极间所加直流电压,与流过两电极之在试样相对两表面上放置的两电极间所
13、加直流电压,与流过两电极之间的稳态电流之比。间的稳态电流之比。2体积电阻率体积电阻率在材料试样相对两表面上放置正负两电极,在电流方向上电位梯度与电在材料试样相对两表面上放置正负两电极,在电流方向上电位梯度与电流密度之比。流密度之比。3表面电阻表面电阻在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之比。电极间的电流之比。4表面电阻率表面电阻率平行于材料表面上电流方向的电位梯度与表面单位宽度上的电流之比。平行于材料表面上电流方向的电位梯度与表面单位宽度上的电流之比。第15页,本讲稿共43页(二)电阻率的测试方法(二)电阻
14、率的测试方法1 1测试原理测试原理a.a.体积电阻测试体积电阻测试b.b.表面电阻测试表面电阻测试绝缘体的电阻测量基本上与导体的电阻测量相同,其电阻一般都绝缘体的电阻测量基本上与导体的电阻测量相同,其电阻一般都用电压与电流之比得到。用电压与电流之比得到。片状电极测定方式片状电极测定方式 第16页,本讲稿共43页2 2电阻率测试方法要点电阻率测试方法要点(1 1)试样准备)试样准备试样应平整、均匀。无裂纹和机械杂质等缺陷。试样应平整、均匀。无裂纹和机械杂质等缺陷。(2 2)测试仪器)测试仪器 测量绝缘材料电阻的仪器又常被称为高阻仪。一般地,应配有电极测量绝缘材料电阻的仪器又常被称为高阻仪。一般地
15、,应配有电极箱,试样在电极箱内电极上进行测试。箱,试样在电极箱内电极上进行测试。(3 3)测试过程)测试过程样品与电极连接好,开启高阻仪,仪器校准。再将仪器调整到测样品与电极连接好,开启高阻仪,仪器校准。再将仪器调整到测量挡。量挡。一般地,一般地,需对试样进行静电荷释放处理(放电过程)。然后选需对试样进行静电荷释放处理(放电过程)。然后选择合适的测试电压档位,对样品进行测试。择合适的测试电压档位,对样品进行测试。记录读数。记录读数。第17页,本讲稿共43页3电阻率测量的影响因素电阻率测量的影响因素(1)测定时间)测定时间流经试样的电流,随时间的增加而迅速衰减。各种材料的电流随时间流经试样的电流
16、,随时间的增加而迅速衰减。各种材料的电流随时间的变化情况不一样,因而在比较时要选取相同的读取电流时间。的变化情况不一样,因而在比较时要选取相同的读取电流时间。(2)温度)温度温度升高会使得测试时得到的电流值增大。温度升高会使得测试时得到的电流值增大。(3)湿度)湿度对于极性材料及强极性材料,因吸水性强而降低其体积电阻。对于非对于极性材料及强极性材料,因吸水性强而降低其体积电阻。对于非极性和弱极性材料影响就很小。极性和弱极性材料影响就很小。(4)电极材料)电极材料与试样接触良好;材料本身电导率大,耐腐蚀,不污染试样;与试样接触良好;材料本身电导率大,耐腐蚀,不污染试样;使用方便,造价低廉。使用方
17、便,造价低廉。第18页,本讲稿共43页(5)测试电压)测试电压在所施加的电压远低于试样的击穿电压时,测试电压对电阻率在所施加的电压远低于试样的击穿电压时,测试电压对电阻率完全无影响。完全无影响。(6)间隙宽度)间隙宽度国标中规定国标中规定g一定值,同时规定试样厚一定值,同时规定试样厚1或或2mm其原因就在于此。其原因就在于此。(7)测试回路中标准电阻的选择)测试回路中标准电阻的选择R0越小则在短时间内测量误差也越小。越小则在短时间内测量误差也越小。(8)其它因素)其它因素由于成型、摩擦及其它各种原因都导致材料带有强烈的静电,由由于成型、摩擦及其它各种原因都导致材料带有强烈的静电,由于它的存在造
18、成很大测量误差。于它的存在造成很大测量误差。(9)薄膜试样)薄膜试样薄膜试样使用的接触电极材料与板状试样有所不同,不能用铝箔油粘电薄膜试样使用的接触电极材料与板状试样有所不同,不能用铝箔油粘电极。极。第19页,本讲稿共43页二、介电常数和介质损耗的测定二、介电常数和介质损耗的测定(一)定义(一)定义1 1介电常数介电常数以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值,称为该材料的介电常数,用量之比值,称为该材料的介电常数,用表示。表示。介电常数表示在单位电场中,单位体积内积蓄的静电能量的大小,是介电常数表示在单位电场中,单位体积
19、内积蓄的静电能量的大小,是表征电介质极化及储存电荷能力的宏观物理量表征电介质极化及储存电荷能力的宏观物理量。=C/C0 (8-12)式中:式中:,介电系数;,介电系数;C,充满绝缘材料的电容器的电容量;,充满绝缘材料的电容器的电容量;C0,以真空为电介质的同样尺寸的电容器的电容量。,以真空为电介质的同样尺寸的电容器的电容量。第20页,本讲稿共43页2 2介质损耗介质损耗置于交流电场中的介质,以内部发热形式表现出来的能量损耗。置于交流电场中的介质,以内部发热形式表现出来的能量损耗。3 3介质损耗角介质损耗角对电介质施加交流电压,介质内部流过的电流相量与电压相量之间对电介质施加交流电压,介质内部流
20、过的电流相量与电压相量之间的夹角的余角。的夹角的余角。4 4介质损耗角正切介质损耗角正切即对电介质施以正弦波电压即对电介质施以正弦波电压,外施电压与相同频率的电流之间相角的外施电压与相同频率的电流之间相角的余角余角的正切值,表示为的正切值,表示为tg,tg,是表征绝缘材料在交流电场下能量损是表征绝缘材料在交流电场下能量损耗的一个参数。耗的一个参数。tgtg每个周期内介质损耗的能量每个周期内介质损耗的能量/每个周期内介质储存的能量每个周期内介质储存的能量 (8-138-13)和和tgtg由主链结构中的键的性能和排列所决定。由主链结构中的键的性能和排列所决定。第21页,本讲稿共43页(二)测试方法
21、(二)测试方法可以测试聚合物的可以测试聚合物的和和tgtg 方法有:工方法有:工频高压电桥法、变电纳法、谐振升高法、频高压电桥法、变电纳法、谐振升高法、变压器电桥法。变压器电桥法。可以参照可以参照GB/T 1409-2006GB/T 1409-2006(测量电气绝(测量电气绝缘材料在工频、音频、高频缘材料在工频、音频、高频(包括米包括米波波长在内波波长在内)下电容率和介质损耗因下电容率和介质损耗因数)所推荐的方法。数)所推荐的方法。工频介电常数及介质工频介电常数及介质损耗测试仪损耗测试仪 第22页,本讲稿共43页(三)测试影响因素(三)测试影响因素(1 1)湿度)湿度材料的极性越强受湿度的影响
22、越明显,主要是水分子使材料的极性越强受湿度的影响越明显,主要是水分子使材料的极性增加,同时潮湿的空气作用于材料的表面增加了表面电材料的极性增加,同时潮湿的空气作用于材料的表面增加了表面电导,由此使材料的导,由此使材料的与与tgtg都会增加。都会增加。(2 2)温度)温度在同一频率下,其介电性能随温度变化很大,特别是在在同一频率下,其介电性能随温度变化很大,特别是在松驰区变化剧烈。松驰区变化剧烈。(3 3)杂散电容)杂散电容许多高频下的测试,杂散电容都会影响整个系统的电容。许多高频下的测试,杂散电容都会影响整个系统的电容。(4 4)测试电压)测试电压电压过大,会使周围空气电离,而增加附加损耗。电
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