準(zhǔn)確測(cè)量塑料管材維卡軟化溫度的影響因素

1、<p>　　準(zhǔn)確測(cè)量塑料管材維卡軟化溫度的影響因素</p><p>　　[摘 要]近年來(lái)，塑料管材與傳統(tǒng)金屬管道相比，具有自重輕、耐腐蝕、耐壓強(qiáng)度高、絕緣性好、安全衛(wèi)生、水流阻力小、使用壽命長(zhǎng)、安裝方便等特點(diǎn)，受到了管道工程界的青睞，并占據(jù)了相當(dāng)重要的位置，形成了勢(shì)不可擋的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，由于塑料的耐熱性能差、易老化等缺點(diǎn)，限制了其在更深、更廣層面上的應(yīng)用。塑料的耐熱性能，通常是指它在溫度升高時(shí)保持其物

2、理機(jī)械性質(zhì)的能力。維卡軟化溫度（簡(jiǎn)稱VST）是評(píng)價(jià)材料耐熱性能，反映制品在受熱條件下物理力學(xué)性能的指標(biāo)之一，可以用來(lái)指導(dǎo)材料的質(zhì)量控制。維卡軟化溫度越高，表明材料受熱時(shí)的尺寸穩(wěn)定性越好，熱變形越小，即耐熱變形能力越好，剛性越大，模量越高。 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TQ320.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）23-0024-01 </p><p><

3、;b>　　一、試驗(yàn)原理 </b></p><p>　　維卡軟化溫度（VST）測(cè)試方法是塑料試樣在液體傳熱介質(zhì)中、在一定的負(fù)荷、一定的升溫速度下，被1mm 的壓針壓人1mm深度時(shí)的溫度。 </p><p><b>　　二、試樣制備 </b></p><p>　　如果管材或管件厚度>6mm，則采用適宜的方法加工管材或管件外表

4、面，使壁厚減至4mm，如果管件承口帶有螺紋，則應(yīng)車掉螺紋，使其表面光滑平整。壁厚范圍在2.4mm至6mm，可直接進(jìn)行試驗(yàn)，但要球表面平整光滑。如果管材或管件厚度<2.4mm，則可將兩個(gè)弧形管段疊加在一起，使其總厚度≥2.4mm，作為墊層的下層管段試樣應(yīng)壓平。可將試樣置于兩光滑平板之間，加熱到140℃并保持15min。 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，試樣厚度在3～4mm時(shí)測(cè)定值的重復(fù)性比較好。除聚氯乙烯

5、以外，厚度達(dá)到6mm時(shí)，分散性尚在允許范圍以內(nèi)。太薄的試樣只能迭合后進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果與試樣的均勻性、表面平整度關(guān)聯(lián)很大。在橫向尺寸方面，應(yīng)保證壓入點(diǎn)能遠(yuǎn)離邊緣2mm以上。這時(shí)可保證測(cè)定值有較好的重復(fù)性，更不會(huì)發(fā)生開裂現(xiàn)象。 </p><p><b>　　三、試樣欲處理 </b></p><p>　　將試樣在低于預(yù)期維卡軟化溫（VST）50℃至少處理5min。管材類常

6、見材料主要有硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC-U）、改性聚氯乙烯（PVC-M）、氯化聚氯乙烯（PVC-C）、抗沖擊聚氯乙烯PVC-I、低密度聚乙烯（LDPE ）、聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸（ASA）等的預(yù)期維卡軟化溫度如下表1： </p><p>　　經(jīng)過(guò)低于預(yù)期維卡軟化溫度（VST）50℃下處理的材料，材料內(nèi)高分子鏈得到局部調(diào)整，內(nèi)應(yīng)力得到進(jìn)一步消除；

7、因溫度導(dǎo)致體積的變化也得以進(jìn)一步消除，材料狀態(tài)進(jìn)一步穩(wěn)定平衡。 </p><p>　　四、導(dǎo)熱介質(zhì)的選取 </p><p>　　導(dǎo)熱介質(zhì)的選取應(yīng)注意以下問題：1、導(dǎo)熱介質(zhì)不能與試樣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或?qū)υ嚇舆M(jìn)行溶解等，這點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響非常大。2、導(dǎo)熱介質(zhì)的粘稠度和閃點(diǎn)。粘稠度低流動(dòng)性好，但在高溫下的保護(hù)性能差；相反粘稠度高流動(dòng)性差，但在高溫下的保護(hù)性能好；因此推薦介質(zhì)的粘稠度在200-300

8、 cst，考慮到常見的升溫范圍和對(duì)儀器的保護(hù)，建議選擇閃點(diǎn)300℃以上的導(dǎo)熱介質(zhì)。3、導(dǎo)熱介質(zhì)的液位。在常溫下向儀器箱體內(nèi)加入介質(zhì)至液位線（約離箱體上表面4cm），超出液位線太多，隨著溫度升高會(huì)發(fā)生溢油、甚至燙傷等事故；低于液位線太多，會(huì)發(fā)生加熱空燒，損壞設(shè)備，若液位線低于溫度傳感器觸頭直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)效。 </p><p><b>　　五、試驗(yàn) </b></p><p&g

9、t;　　1、將加熱槽溫度調(diào)至約低于維卡軟化溫度（VST）溫度50℃并保持恒溫。 </p><p>　　2、取至少兩塊試樣，分別將試樣凹面向上，水平放置在無(wú)負(fù)載金屬桿的壓針下面，試樣和儀器底座的接觸面應(yīng)是平的，對(duì)于厚度小于2.4mm的試樣，壓針端部應(yīng)置于未壓平試樣的凹面上，下面放置壓平的試樣，壓針端部距試樣邊緣不小于3mm。 </p><p>　　3、將放置好的試樣下降到加熱油槽中，測(cè)溫裝置

10、的傳感器和試樣在同一平面上，并盡可能靠近試樣。 </p><p>　　4、壓針定位5min后，在載荷盤上加所要求的質(zhì)量，以使試樣所承受的總軸向壓力位（50±1）N，將千分表的讀數(shù)調(diào)零。 </p><p>　　5、以（5±0.5）℃/6min的升溫速率等速升溫，加熱升速過(guò)程中應(yīng)開動(dòng)攪拌器，使其受熱均勻。 </p><p>　　6、將壓針壓入試樣內(nèi)（

11、1±0.01）mm時(shí)，迅速記錄下此時(shí)溫度，此刻溫度即該試樣的維卡軟化溫度（VST）溫度。 </p><p>　　7、如果兩個(gè)試樣的結(jié)果相差>2℃，重新取不少于兩個(gè)的試樣進(jìn)行試樣。否則取以上兩個(gè)試樣的維卡軟化溫度的算數(shù)平均值，即為該管材或管件的維卡軟化溫度（VST）溫度。 </p><p>　　六、影響試驗(yàn)結(jié)果的因素 </p><p>　　1、溫度傳感

12、及顯示裝置是否準(zhǔn)確靈敏，直接關(guān)系本試驗(yàn)結(jié)果的顯示。本試驗(yàn)要求溫度傳感及顯示裝置經(jīng)周期檢定或校準(zhǔn)，檢定或校準(zhǔn)范圍覆蓋（0℃、20℃、50℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、140℃、150℃）。 </p><p>　　2、溫度傳感近應(yīng)可能的靠近試樣，反映試樣緊周邊的溫度，避免受介質(zhì)溫度波動(dòng)的影響。 </p>

13、<p>　　3、加溫速率是否控制準(zhǔn)確。本試驗(yàn)要求以5±0.5）℃/6min的升溫速率等速升溫。試驗(yàn)證明升溫速率為12℃/6min 的試驗(yàn)，其結(jié)果比用5℃/6min的高，這是由于溶液溫度傳到試樣上，有時(shí)間滯后的緣故。另外，受一般物體溫度高散熱快的影響，一般加熱設(shè)備會(huì)在低溫時(shí)溫升較快，溫度高時(shí)升溫較慢。要保持恒定的升溫速率，該試驗(yàn)的環(huán)境溫度為（20±2）℃。有些設(shè)備內(nèi)部具有加熱調(diào)節(jié)裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)升溫的功率，有些

14、設(shè)備是通過(guò)加熱設(shè)備恒溫浴槽的保溫功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　4、靜負(fù)載的影響。本試驗(yàn)要求試樣承受的總軸向壓力位（50±1）N，其重量包含砝碼、托盤、負(fù)荷桿、壓針頭重量之和。經(jīng)常年使用的以上部件往往會(huì)因銹蝕、磨損或其他污染導(dǎo)致重量發(fā)生改變。試驗(yàn)證明，試樣上所加靜負(fù)載重量越大，測(cè)得的維卡軟化溫度值越低。 </p><p>　　5、壓針針尖。本試驗(yàn)壓針針尖橫截圓面積為（1

15、77;0.015）mm2，壓針不允許帶有毛刺等缺陷。經(jīng)長(zhǎng)期使用的壓針針尖常被不斷磨損，從而針尖橫截面積變大或產(chǎn)生毛刺等缺陷，使得試驗(yàn)結(jié)果偏離。 </p><p>　　6、壓針是否垂直。如果壓針彎曲或偏斜，靜負(fù)載傳遞給針尖的垂直方向的壓力變小，且壓針壓入試樣的垂直深度變小，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果偏差很大。 </p><p>　　7、千分表。本試驗(yàn)用千分表測(cè)量壓針壓入試樣的深度（1±0.01）

16、mm，精度≤0.01mm。在試驗(yàn)前，應(yīng)檢查千分表的檢定周期或偏差，保證誤差在±0.01范圍內(nèi)，否則將導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果偏離。 </p><p><b>　　七 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　以上是從多年的塑料管材維卡軟化項(xiàng)目檢測(cè)工作及對(duì)設(shè)備的維護(hù)和日常保養(yǎng)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)。希望對(duì)從事該項(xiàng)目檢測(cè)和研究的工作人員提供參考。 </p><p>

17、;<b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]GB/T 8802-2001 熱塑性塑料管材、管件維卡軟化溫度的測(cè)定[S]. </p><p>　　[2]GB/T1633-2000 熱塑性塑料維卡軟化溫度（VST）的測(cè)定[S]. </p><p>　　[3]朱同春，硬質(zhì)聚氯乙烯管材維卡軟化點(diǎn)的測(cè)定方法[J]， 塑料科技，1984年0