儀器概述

本機是依據(jù)新的標(biāo)準和國家標(biāo)準而設(shè)計制造的非金屬材料試驗儀器，主要用于塑料、硬橡膠、尼龍、電絕緣材料、長纖維增強復(fù)合材料、高強度熱固性層壓材料等非金屬材料的熱變形溫度及維卡軟化點溫度的測定。

儀器特點

采用高精度溫控表顯示、控制溫度，數(shù)顯千分表顯示位移，位移精度0.001mm，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

符合標(biāo)準

工作原理

維卡（VST）定義：把試樣放在液體介質(zhì)或加熱箱中，在等速升溫條件下測定標(biāo)準壓針在（50+1）N力的作用下，壓入從管材或管件上切取的試樣內(nèi)1mm時的溫度。

 維卡軟化點測定儀/熱塑性熱變形溫度

熱變形（HDT）定義：標(biāo)準試樣以平放（優(yōu)選）或側(cè)立方式承受三點彎曲恒定負荷，使其產(chǎn)生GB/T 1634相關(guān)部分規(guī)定的其中一種彎曲應(yīng)力，在勻速升溫條件下，測量達到與規(guī)定的彎曲應(yīng)變增量相對應(yīng)的標(biāo)準撓度時的溫度。

維卡軟化點測定儀/熱塑性熱變形溫度技術(shù)參數(shù)

儀器配置

1、范圍：

本標(biāo)準規(guī)定了四種測定熱塑性塑料維卡軟化溫度(VST)的試驗方法。

A₅₀法一一使用10N的力，加熱速率為50℃/h

B₅₀法——使用50N的力，加熱速率為50℃/h

A₁₂₀法——使用10N的力，加熱速率為120℃/h

B₁₂₀法——使用50N的力，加熱速率為120℃/h

本標(biāo)準規(guī)定的四種方法僅適用于熱塑性塑料，所測得的是熱塑性塑料開始迅速軟化的溫度。

2、引用標(biāo)準：

下列標(biāo)準所包含的條文，通過在本標(biāo)準中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準的條文。本標(biāo)準出版時，所示版本均為有效。所有標(biāo)準都會被修訂，使用本標(biāo)準的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準版本的可能性。

GB/T 2918—1998  塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標(biāo)準環(huán)境(idt ISO 291：1997)

GB/T 9352—1988  熱塑性塑料壓塑試樣的制備( neq ISO 293：1986)

GB/T 11997—1989  塑料多用途試樣的制備和使用( eqv ISO 3167：1983)

GB/T 17037.1—1997  熱塑性塑料材料注塑試樣的制備  第1部分：一般原理及多用途試樣和長條試樣的制備(idt ISO 294-1：1996)

ISO 2818：1994  塑料機械加工試樣的制備

3、原理：

當(dāng)勻速升溫時，測定在第1章中給出的某一種負荷條件下標(biāo)準壓針刺入熱塑性塑料試樣表面1mm深時的溫度。

4、儀器：

儀器主要包括：

4.1  負載桿，裝有負荷板，固定在剛性金屬架上，能在垂直方向上自由移動，金屬架底座用于支撐負載桿末端壓針頭下的試樣（見圖1）。

圖1    VST測定儀示意圖

負載桿和金屬架構(gòu)件應(yīng)具有相同的膨脹系數(shù)，部件長度的不同變化，會引起試樣表觀變形讀數(shù)的誤差。

用低膨脹系數(shù)鋼性材料（如瓦鎳鐵合金或硅硼玻璃）制備的試樣，對每臺儀器包括其使用的溫度范圍做空白試驗進行校正，并對每個溫度確定一個校正項。如果校正項為0.02mm或更大，應(yīng)注意其代數(shù)符號，并通過代數(shù)方法將其加到表觀針入度上，將此校正項應(yīng)用于每項試驗中。建議使用低膨脹合金制造的儀器。

4.2  壓針頭，是硬質(zhì)鋼制成的長為3mm，橫截面積為1.000m²±0.015mm²的圓柱體。固定在負載桿的底部，壓針頭的下表面應(yīng)平整，垂直于負載桿的軸線，并且無毛刺。

4.3  已校正的千分表（或其他適宜的測量儀器），能夠測量壓針頭刺入試樣1mm±0.01mm的針入度，并能將千分表的推力記為試樣所受推力的一部分。

    注

1  在此類型的儀器中，千分表彈簧力向上，要從負荷中減去；如果這種力向下，應(yīng)加到負荷上。

2  在整個沖程過程中，由于千分表彈簧上所施加的力明顯地變化，所以要在整個沖程中測定這個力。

4.4  負荷板，裝在負載桿上，中央加有適合的砝碼，使加到試樣上的總推力，對于A₅₀和A₁₂₀達到10N±0.2N，對于B₅₀和B₁₂₀達到50N±1N。負載桿、壓針頭、負荷板千分表彈簧組合向下的推力應(yīng)不超過1N。

4.5  加熱設(shè)備，盛有液體的加熱浴或帶有強制鼓風(fēng)式氮氣循環(huán)烘箱。加熱設(shè)備應(yīng)裝有控制器，能按要求以50℃/h±5℃/h或120℃/h±10℃/h勻速升溫。在試驗期間，每隔6min溫度變化分別為5℃±0.5℃或12℃±1℃，應(yīng)認為加熱速率符合要求。

調(diào)節(jié)儀器使其在達到規(guī)定的壓痕時，自動切斷加熱器并發(fā)出警報。

4.5.1  加熱浴，盛有試樣浸入的液體，并裝有攪拌器，試樣浸入深度至少為35mm；確定選擇的液體在使用溫度下是穩(wěn)定的，對受試材料沒有影響，例如膨脹或開裂等現(xiàn)象。

當(dāng)使用加熱浴時，將測得靠近試樣液體的溫度作為維卡軟化溫度(VST)（見7.5）。

液體石臘、變壓器油、甘油和硅油都是合適的傳熱介質(zhì)，也可以使用其他液體。

4.5.2  烘箱，能使空氣或氮氣以60次/min的速度在烘箱內(nèi)循環(huán)。每臺烘箱的容積不少于10L，箱內(nèi)空氣或氮氣以1.5～2m/s的速度垂直于試樣表面流動。

試驗結(jié)果取決于循環(huán)空氣或氮氣與試樣間的熱傳遞速度。因試樣相對較小以及試樣下表面與試樣架接觸的原因，所以空氣或氮氣的溫度不應(yīng)作為VST，而將靠近壓針頭的負載桿上或試樣架上的傳感器所示的溫度作為VST。

初始校準時，應(yīng)通過試驗證明，傳感器所顯示的溫度與放在空白試樣附近附加校正傳感器所顯示的溫度差在±0.1℃范圍內(nèi)。

商業(yè)用烘箱常常裝有適合的空氣或氮氣循環(huán)裝置。如果沒有，必須通過裝配垂直于試樣表面的定向循環(huán)氣流板，以保證熱傳遞速度。

4.6  測溫儀器

4.6.1  加熱浴，部分浸入型玻璃水銀溫度計或測量范圍適當(dāng)?shù)钠渌麥y溫儀器，精度在0.5℃以內(nèi)。應(yīng)按照7.2要求的浸入深度校正玻璃水銀溫度計。

4.6.2  與空氣或氮氣烘箱相匹配的測溫儀器，精度在0.5℃以內(nèi)。將傳感器（熱電偶或Pt100）放在靠近壓針頭負載桿或試樣架的適當(dāng)位置。

5、試樣：

5.1  每個受試樣品使用至少兩個試樣，試樣為厚3～6.5mm，邊長10mm的正方形或直徑10mm的圓形，表面平整、平行、無飛邊。試樣應(yīng)按照受試材料規(guī)定進行制備。如果沒有規(guī)定，可以使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽湓嚇印?/span>

5.2  如果受試樣品是模塑材料（粉料或粒料），應(yīng)按照受試材料的有關(guān)規(guī)定模塑成厚度為3～6.5mm的試樣。沒有規(guī)定則按照GB/T 9352、GB/T 17037.1或GB/T 11997模塑試樣。如果這些都不適用，可以遵照其他能使材料性能改變盡可能少的方法制備試樣。

5.3  對于板材，試樣厚度應(yīng)等于原板材厚度，但下述除外；

a）如果試樣厚度超過6.5mm，應(yīng)根據(jù)ISO 2818通過單面機械加工使試樣厚度減小到3～

6.5mm，另一表面保留原樣。試驗表面應(yīng)是原始表面。

b）如果板材厚度小于3mm，將至多三片試樣直接疊合在一起，使其總厚度在3～6.5mm之間，上片厚度至少為1.5mm。厚度較小的片材疊合不一定能測得相同的試驗結(jié)果。

5.4  所獲得的試驗結(jié)果可能與制備試樣所用的模塑條件有關(guān)，雖然此依從關(guān)系并不常見。當(dāng)試驗的結(jié)果依賴于模塑條件時，經(jīng)有關(guān)方面商定后可在試驗前采用特殊的退火或預(yù)處理步驟。

6、狀態(tài)調(diào)節(jié)：

除非受試材料有規(guī)定或要求，試樣應(yīng)按GB/T 2918進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。

7、操作步驟：

7.1  將試樣水平放在未加負荷的壓針頭下。壓針頭離試樣邊緣不得少于3mm，與儀器底座接觸的試樣表面應(yīng)平整。

7.2  將組合件放入加熱裝置中，起動攪拌器，在每項試驗開始時，加熱裝置的溫度應(yīng)為20～23℃。當(dāng)使用加熱浴時，溫度計的水銀球或測溫儀器的傳感部件應(yīng)與試樣在同一水平面，并盡可能靠近試樣。如果預(yù)備試驗表明在其他溫度開始試驗對受試材料不會引起誤差可采用其他起始溫度。

7.3  5min后，壓針頭處于靜止位置，將足量砝碼加到負荷板上，以使加在試樣上的總推力，對于A₅₀和A₁₂₀為10N±0.2N，對于B₅₀和B₁₂₀為50N±1N。然后，記錄千分表的讀數(shù)（或其他測量壓痕儀器）或?qū)x器調(diào)零。

7.4  以50℃/h±5℃/h或120℃/h±10℃/h的速度勻速升高加熱裝置的溫度；當(dāng)使用加熱浴時，試驗過程中要充分攪拌液體；對于仲裁試驗應(yīng)使用50℃/h的升溫速率。

對某些材料，用較高升溫速率(120℃/h)時，測得值可能高出維卡軟化溫度達10℃。

7.5  當(dāng)壓針頭刺入試樣的深度超過7.3規(guī)定的起始位置1mm±0.01mm時，記下傳感器測得的油浴溫度，即為試樣的維卡軟化溫度。

7.6  受試材料的維卡軟化溫度以試樣維卡軟化溫度的算術(shù)平均值來表示。如果單個試驗結(jié)果差的范圍超過2℃，記下單個試驗結(jié)果并用另一組至少兩個試樣重復(fù)進行一次試驗。

8、試驗報告：

試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a）受試材料的完整標(biāo)識；

b）使用的方法（A₅₀或A₁₂₀；B₅₀或B₁₂₀）；

c）由一層以上試樣制成的復(fù)合試樣應(yīng)注明厚度和層數(shù)；

d）試樣制備方法；

e）使用的傳熱介質(zhì)；

f）狀態(tài)調(diào)節(jié)和退火方法；

g）材料的維卡軟化溫度(VST)，以℃表示。（如果兩次測定后，單個測定結(jié)果之差大于7.6中規(guī)定的范圍，應(yīng)報告單個測定結(jié)果）。在試驗中或從儀器中移出后，記錄試樣的任何異常特征；

h）試驗日期及檢驗人員。