塑料薄膜性能测试PPT课件.ppt

1第四章 塑料薄膜性能测试塑料：可塑性高分子材料。优点：质轻、美观、经济、耐腐蚀、机械性能高、易于加工、印刷适性好，应用广泛。 2标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容总体概述点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容3n 1. 鉴别方法n 2. 透气性能测试n 3. 透湿性能测试n 4. 针孔试验n 5. 耐药性试验n 6. 直角撕裂强度测试n 7. 抗冲击性能测试n 8. 塑料包装袋的耐压强度测试n 9. 热性能试验n 10. 拉伸强度测试4一、 塑料薄膜的鉴别方法n外观、物性、燃烧性、溶解性能、显色反应、红外线吸收等。n1. 单层薄膜的鉴别法n （1）外观、物性、燃烧性n无色透明，表面有漂亮光泽，光滑且较挺实的薄膜是拉伸聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)，聚酯(PET)，聚碳酸酯(PC)；而手感柔软的薄膜是聚乙烯醇(PVA)，聚氯乙烯(PVC)。n 透明薄膜经揉搓后变成乳白色的是聚乙烯，聚丙烯(PE,PP)。n 将薄膜振抖能发出金属清脆声的是聚酯，聚苯乙烯(PET,PS)。n 聚氯乙稀燃烧冒白烟，拉伸时一般没有细颈。n聚乙稀、聚丙烯燃烧时有熔滴，火焰带蓝色。聚酯燃烧时冒黑烟。聚苯乙烯燃烧时冒浓黑烟。5n（2）溶解性试验n相似相溶原理：极性材料易溶于极性溶剂中，非极性材料只溶解于非极性溶剂中。n（3）显色反应试验n是根据塑料表面特有的官能基，将某种试剂与塑料薄膜反应，使其显示出一定颜色或特殊变化。n利泊曼斯托赫莫拉夫斯基显色反应试验（适用于纯的、无色塑料薄膜鉴别）：n在试管内加入无水醋酸，将塑料薄膜试样放入试管内加热，使薄膜一部分溶解。冷却后，取出23滴溶液，滴在磁板上，再加上一滴硫酸，放置2030min，观察显色情况。n聚乙烯、聚酯薄膜不会产生明显的显色反应。6n（4）红外线吸收光谱试验n可鉴别塑料薄膜的高分子结构。n仪器：红外线吸收光谱仪。n将红外线照射在塑料薄膜上，使薄膜吸收红外线，不同的塑料对红外线的吸收量不同。 衍射光栅，将光源射出的光分光，分为2.525微米的波长，将光谱以2.5微米依次照射在塑料薄膜上，记录其透过率，便可进行定性、定量测试。7n2. 复合薄膜的鉴别法n 复合薄膜经火柴烘烤，易出现微小气泡。n 有自然卷曲现象，在热水中更明显，但对称结构的薄膜，如PE/PA/PE等是不自然卷曲。n 在薄膜上切一小口，再缓慢斜向撕开，对撕裂性不同的基材所组成的复合薄膜极易分出层次。n对复合薄膜进行各层分离，再采用单层薄膜的鉴别方法作分析判别。8一般性能测试（自学）n调节处理、厚度、长度、宽度、尺寸变化率。9二、 透气性能测试n 食品的充气包装，真空包装，无菌包装，要求薄膜具有良好的气体阻隔性。n 1. 薄膜透气原理n 单分子扩散原理。气体首先溶解于固体薄膜，再由薄膜低浓度处扩散到薄膜另一面。 L1Pxdx1C21PP 2P2C10n2. 测试方法n 压力法，浓度法，体积法 、热传导法、气相色普法。n（1）压力法n 特点：准确性高，重复性好，容易实现自动记录。n 试验原理。薄膜两侧产生压力差，气体从高压侧通过薄膜流向低压侧，测量通过薄膜的压力变化。低压侧透气室的体积保持不变，测量压力增加速率。P95图3211)(ht)(cmP氧气渗透率图32 压力法测量原理图1进气口 2出气口 3试样 4-橡胶圈 5玻璃盘 6水银 7毛细管图33 确定氧气渗透率的水银柱下降高度水银柱下降高度将一根玻璃测压管用环氧胶封入透气室的底板里，底板上部的凹面上放入一个烧结玻璃盘，用试样盖住玻璃盘后，再放上一个软橡皮圈使透气室完全密封。抽空透气室后，注入所测气体，当压力计的压力稳定在一个适当值（6.6713.33Pa）时，使仪器倾斜，让水银柱从贮器中流入毛细管和U形管，然后把仪器重新放回垂直位置上。由于气体透过试样，造成压力上升，这个值由毛细管的水银柱下降高度表示。12n影响因素：压力；扩散气体的种类、性质；薄膜性质。n（1）压力：O2、CO2、N2、H2透气系数与压力无关。PE、PVC对于N2，薄膜两侧压力差大小对透气系数、透气量影响小。n（2）扩散气体的种类、性质：透过同一塑料薄膜时，气体分子直径越大，所需扩散活化能越大，扩散系数越小。但当气体的临界温度相当大时，透气系数主要取决于溶解度系数。n（3）薄膜性质。13n（2）浓度法n 也称等压法，使用两种气体，标准气体和试验气体。试验时注意控制标准气体和试验气体的相对湿度，一般纤维素薄膜的透气率受相对湿度影响很大。 如左图。n 测量浓度变化的方法有：化学分析法，气相层析法，热传导法，放射扫描法。n当测定透气率很低的包装材料时，可采用扫描气体技术，如图36所示。 RHgQ透气率随相对湿度变化65014n（3）热传导法：如图37所示。n三个金属段：A、B、C。使标准气体（氯气、氢气）通过A1A2、B1B2型腔，两试样达到平衡状态。两个热敏电阻组成一个电桥，用手动方法调整到零位输出。关闭阀门，打开气体转换开关，使试验气体通过型腔B2，同时通过试样的试验气体稀释型腔B1的标准气体。由于热敏电阻温度变化，混合气体的热传导性能的变化使电桥测量回路失去平衡。当气体透过率达到稳定时，非平衡电桥中电压的恒定增量显示平衡条件，记录仪显示一个恒定斜率的直线，可计算出气体的透过量。15n（4）气相色普法 ：把透气室的混合气体与标准气体以一定速率直接透过气相色谱仪的检测系统进行分析，或用注射器抽出气体样品，再注入到气相色谱仪的分析装置中。16三、 透湿性能测试n 透湿性直接影响药片、茶叶、食品等被包装物的质量和保质期。n 水蒸气透过量(WVT)：在规定的温湿度、一定的水蒸气压力差和一定薄膜厚度的条件下，1m2薄膜24h内透过的水蒸气量。n 水蒸气透过系数(PV)：在规定的温湿度、单位水蒸气压力差下，透过单位厚度、单位面积薄膜的水蒸气量。17n 1. 基本原理n在规定温湿度条件下，试样两侧保持一定的水蒸气压差，测量透过试样的水蒸气量，计算水蒸气透过量、透过系数。1H2H薄膜饼干18测试仪器：n调温调湿箱、干燥箱、透湿杯、透湿快速试验机、电量测量透湿杯、气动式蒸汽透湿量测定仪。19n2. 测试方法n 透湿杯法，快速试验法、电量测量透湿杯法、气动蒸气透湿测定仪法。n（1）透湿杯法（塑料薄膜、人造革）n 测量仪器与试剂：按GB103787“塑料薄膜和片材透水蒸气试验方法”选用调温调湿箱、分析仪、量具、密封蜡和干燥剂。n 透湿杯由质轻、耐腐蚀、不透水、不透气材料制成，有效测定面积25cm2。n 调温调湿箱。模拟气候环境，调温范围10 70 0.5，调湿范围5 95 1 %，工作面积500500500mm3。n 试验条件：n A：T = 380.6，RH = 902%n B ：T = 230.6，RH = 902%20n试验程序：n 1）标准冲刀切取直径80mm试样，平整、均匀，不得有孔洞、针眼、皱折、划伤等缺陷。每组至少3个试样。n 对表面材质不相同的薄膜，正反两面应各取1组试样。n 对低透湿量或精度要求较高的薄膜，应取1个或2个试样进行空白试验，空白试验杯中不加干燥剂，试验步骤相同。n 2）干燥剂放入清洁的杯皿，加入量应使干燥剂距试样表面3mm。再将杯皿置于杯中，放置杯台上，试样在杯子正中，加上杯环，用导正环固定试样的位置，加上压盖。n 3）小心取下导正环，将熔融的密封蜡浇灌在杯子的凹槽中。密封蜡凝固后不允许产生裂纹及气泡。n 4）密封蜡凝固，取下压盖、杯台，清除粘在透湿杯边沿及底部的密封蜡。21n 5）称量已密封的透湿杯。n 6）将透湿杯放入已调好的调温调湿箱，16H 后从箱中取出，放入232C的干燥器中平衡30min后称量。n 7）将透湿杯放入调温调湿箱，称量时间间隔24，48，96 H。n 若试样透湿量过大，可对平衡时间和称量间隔时间做相应调整，但应控制透湿量5mg。n 8）重复第7步，直到前后2次质量增量相差5%时结束试验。22n水蒸气透过量(WVT)：n n 水蒸气透过系数(PV)：n n n n注：人造革，复合塑料薄膜，压花薄膜不计算水蒸气透过系数AtmWVT24PdWVTPAtdmVP910157. 123n 同种薄膜叠合时的透湿度与薄膜叠合张数成反比。n 若各种薄膜的透湿度不受湿度的影响，则叠合薄膜的总透湿度：nWVTWVTWVTWVT11112124n（2）快速试验法n 测定一定湿度下试样干燥面水蒸气透过量的微小变化。试样下面盛上水，有一个饱和气压（相对湿度100），试样夹在透气室上下位置中间，保持密封，恒温。透气室上部有探湿头，用干燥空气使透气室上部干燥。当完全干燥后，关闭进气口和出气口。此时，通过试样的水蒸气使探湿头周围空气的相对湿度上升，记录时间，可计算出透湿量。 图312 快速试验法示意图1蒸馏水 2橡皮圈 3杯子干燥侧4干燥气体 5探湿头 6试样25n试验程序n 1）试样下面装上水，形成100%的饱和气压；n 2）试样夹在透气室垂直方向的中间位置，保持密封状态，整个透气室保持恒温；n 3）透气室上部装有1个探湿头，用干燥空气使上半部干燥，当完全干燥，关闭进气口和出气口；n 4）通过试样的蒸气使探湿头周围的空气相对湿度上升，记录一定的上升时间，可计算出透湿量。26四、 针孔试验n检测包装薄膜的抗针孔性能。n 1. 针孔测试法n 染料法、电测法；可根据测定透湿度判断铝箔材料存在针孔的程度。n（1）染料法n 适合于由聚乙烯、纸等组成的复合材料。n 原理：用1%次甲基蓝染料，99%甲醇，用毛刷涂在包装材料的树脂面上，经过一段时间后，在针孔位置渗透出蓝色的点。切取一定面积的试样，就可检验出针孔点的数量。n（2）电测法（电阻法、放电法）n A. 电阻法n 检测袋状制品的针孔。有针孔的部位，电阻比较小。通过测量试样的电阻变化检测针孔数量。27n109图320。n 在装有1氯化钠溶液的容器中，固定两个电极，一个电极如b图，另一个电极装在试样中，如图a。把试样中注入1氯化钠溶液，同时把试样浸在容器中，注入溶液达30秒后测量两极间的电阻，根据电阻的变化检测出针孔。图320 电阻法针孔测试装置1琼胶 2硫酸锌溶液 3锌电极4橡胶塞 5试样 6试样架7电极 81氯化钠溶液9电极 10电桥 11容器121氯化钠溶液28n B. 放电法n 检测金属、纸、塑料和涂层的复合材料。n 试验原理：把试样放置两极之间，接高直流电压和高频电压。若试样有针孔，金属裸露，产生放电电流，检测装置测出，发出信号，自动排出有针孔的包装试样。否则，合格品自动输送到下道工序。图321 放电法针孔测试原理1接地电极 2内装物3绝缘体 4绝缘体内空间 5电极29n 食品包装中，如火腿、腊肠、蒸煮袋等杀菌后，有时发现针孔，用肉眼很难检查，用放电法很凑效。n 用水、甲醇等导电性溶液，浸泡毛毡形成一个电极，试样下面放置金属板，另1个电极与金属板相连，若试样有针孔，采用毛毡扫描试样，电极和金属极处于接通状态，可用仪表检测电流，测得针孔数量和位置。n 注意：包装材料必须有很高的绝缘性和耐压性；内装物必须具有导电性；待测包装物表面不能用水浸湿或污染；不能检测包装表面涂金粉、银粉等包装材料。30n. 抗针孔强度试验n 抗针孔强度是包装材料，特别是液体包装袋的重要性质。在运输过程中由于振动容易产生针孔，造成损失。n（1）仪表测量法（低速冲击）n 试样置于金属柜上，放入低温槽内，以6cm/min的速度上升，用前端有70顶角圆锥形的黄铜针与检测器相连；试样向上移动，碰到针头薄膜破坏形成针孔，检测器测出产生针孔时的破裂载荷和伸长量。 图322。图322 抗针孔试验装置1低温槽 2记录仪3检测器 4针 5试样31n薄膜韧性：PL/2 （P-破裂载荷，N； L破裂伸长量，mm）n（2）冲击试验法（高速）n 聚氯乙烯管端点装有冲头和载荷。n冲头离开水平位置，冲击试样，n产生针孔，检测薄膜抵抗针孔n强度的能力，一般加载60 g。聚氯乙稀管载荷试样玻璃板垫圈32五、 耐药性试验n. 塑料薄膜的耐药性试验n试样50mm50mm 或直径500.25mm圆形试样。n 温湿度处理，RH=50%，T=231C，40h。n 根据包装要求选择药品。n 按规定时间对薄膜浸渍药品，再用软布或薄纸擦掉，测定重量，取平均值。（W1-处理后试样重量，W2-试验结束时重量，N）试样的重量变化率为：%100121WWWW33n. 薄膜的药品渗透性试验n 原理上类似于透湿杯试验，但因有机溶液药品蒸气较高，放入杯内之后，薄膜因压力而膨胀，故有机溶液药品的渗透性试验选用图3-13装置，把塑料薄膜试样置于透气室的中央位置，然后把整个装置放入恒温箱内，测量其重量变化，绘制出时间重量关系曲线，求出重量变化的平均值，然后计算出渗透系数。n香料的渗透性试验应采用红外分光器进行气体色谱分析， 图3-14装置。用红外分光器测定其吸收光谱或在聚硅氧烷（硅酮）橡胶窗内插入注射器，取样5ml进行气体色谱分析，绘制出时间重量的关系曲线，求出重量变化平均值，然后计算出渗透系数。3435ARdPtPt-薄膜对药品的渗透系数，N.cm/(cm2.24h)R试样重量变化的平均值，N/24h.A试样表面积，cm2d试样厚度，cm。36六、直角撕裂强度测试n塑料薄膜试样受拉伸时，最薄弱部位是直角口处，若逐渐增大负荷，断裂必从直角口处开始，沿与负荷垂直的方向逐点断裂，直至试样撕裂。n 直角撕裂强度：单位N/mm（P试样拉伸时最大载荷，N;nd试样厚度,mm）dPTr 1100 1 . 020 5 . 050 22272020R20R5 .13R37n试验程序：n 1. 用专用刀具分别沿纵、横向切取试样10条，试样直角口处无裂缝、伤痕，并在标准温湿度环境处理至平衡。n 2. 按GB6672测量试样厚度，每个试样在标线内测量3个点的厚度，取平均值，精确到1微米。n 3. 按图示方法将试样夹持于夹具中间。n 4. 以200mm/min的速度进行拉伸，n直至试样拉断，裂口应在直角口处。n 5. 记录最大拉伸载荷值，计算直角撕裂强度。F38七 、 抗冲击性能试验n1. 自由落镖法n 原理：用给定高度的落镖冲击衡量塑料薄膜抗冲击能力的大小。以50%试样破损时的落镖质量评价塑料薄膜抗冲击能力。当落镖从自由落镖冲击试验机的一定高度落下，对试样所作的功为：mWmghWvmvmghW0212可用落镖质量来衡量塑料薄膜抗冲击能力的大小。39设备：落球式冲击试验机。组成：落镖、试样夹具、电磁铁、定位装置、缓冲和防护装置、锁紧环等。落镖由光滑、抛光的铝、酚醛塑料等低密度材料制成，有一个半球形的头部，在该头部安装直径（6. 50.1）mm、长度至少115mm的圆柄，用于装卸砝码。40n砝码选择按照表33。n测试方法 ：GB9639塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法 自由落镖法。n有两种方法：A法适合于冲击破损质量为50 200g的材料，落镖头直径（381）mm；B法适合于冲击破损质量为300 2000g的材料，落镖头直径（501）mm。41n试验程序：n 1）切取长宽尺寸都153mm或厚度1mm的塑料薄膜片材试样30件。（调质处理8H）n 2）试样紧固于环形夹具之间，加置合适的砝码，提升落镖至规定高度（ A法0.660.01m；B法1.500.01m），释放，自由冲击试样。若未冲破试样，则及时接住落镖，避免二次冲击。n3） 冲击20 件试样后，检查试样破损率。若达到50%，试验结束；否则改变落镖质量，重新试验。n4）以试样破损50时的落镖质量作为薄膜抗冲击的破损质量，计算抗冲击强度。42n2. 抗摆锤冲击试验n 试验原理：半球形冲头在一定速度下冲击并穿过塑料薄膜，测量冲头所消耗的能量，以此能量评价薄膜的抗摆锤冲击能量。n 设备：摆锤式薄膜冲击试验机。图325 摆锤式薄膜冲击试验机1机座 2摆锤 3操作机构4指示装置 5试样支座43n试验方法： GB8809“塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法”n试样100mm100mm或100mm，每组10个，在232，湿度：4555，4h。n 1）按GB6672测量10件试样的中心厚度，取算术平均值。n 2）选用冲头，使读数在满量程的10 90%之间。校准仪器。n 3） 试样平展地放入夹持器中夹紧，试样不应有皱折或四周张力过大的现象，10个试样的受冲击面应一致。n 4） 将指针拨到最大刻度处，迅速放开摆的挂钩，使摆锤冲击试样，记录读数。 n5）测量结果：取10个试样的算术平均值，精确到0.02J。并报告标准偏差。44八、 塑料包装袋耐压强度试验n1. 试验装置 n 两个上下压板，上压板加载，下表面应光滑、平整，不能变形。n 加压方式有：重锤式/杠杆式/油压式。要求：加载均匀、缓慢，能保持一定的时间。 n包装袋总质量与压缩负荷的关系：总质量（g）100以下10040040020002000以上压缩荷重（N）19639258878545n2. 试验程序n 1）试验袋中装入实际的或类似的内装物，热封好试验袋5只。n 2）根据包装袋质量确定压缩负荷，并均匀、缓慢加载，保持1min。观察内装物是否漏出，袋是否破裂。n若内装物不漏，仍可继续做渗漏试样。 包装袋压缩试验示意图46九、热性能试验n1. 粘结试验法n测定是否粘结及其程度。n1）耐粘结性试验n将试样叠在一起，制作两组。把两组试样放在平板上加压，在2.06104Pa的载荷压力和70下，放置24h，然后卸掉加压块，在室温放30min，使试样相互滑动或剥离。图317 耐粘结性试验方法1试样 2支撑板 3加压重物 4金属板47n结果如表。耐粘结的程度试验结果接触表面相互自由滑动，表面剥离后，表面没有裂纹和缺陷没有粘结性接触表面稍有些不能自由滑动，剥离后稍有一些裂纹的痕迹几乎没有粘结性接触面剥离很困难，剥离后在表面有明显裂纹、缺陷，部分位置造成破损有相当的粘结性48n2）粘结力的检测n主要测定产生粘结的塑料薄膜的粘结力。n 设备：应变型拉伸试验机。n 测试过程：n 把已经粘结的薄膜预先剥离5080mm，在剥离位置插入直径为6.35mm的铝制圆杆，如图318。将薄膜及框架分别安装在应变计型拉伸试验机的上、下夹头上，下夹头以12.5cm/min的速度下降，直至试样完全剥离，测量此时的拉伸载荷，求出剥离试验时的平均载荷，然后用试样宽度去除就是粘结力。单位：N/cm。49图318 应变计型拉伸试验机1下夹头 2框架 3横杆4上夹头 5试样50n2. 复合薄膜的粘合强度测试（剥离强度）n原理：将规定宽度的试样在一定速度下进行T形剥离，测定复合层与基材的平均剥离力。n设备：拉伸试验机。 剥离示意图1上夹具 2试样剥离部分3未剥离试样 4下夹具51n测试方法：n（1）沿纵横方向分别切取宽15.00.1mm，长度200mm试样各5条。n（2）将试样放在：232，湿度：4555，4h。n（3）沿试样长度方向将复合层与基材剥开50mm，被剥开部分不得有损伤。n（4）将试样剥开部分的两端分别夹在电子拉力试验机的上、下夹具上，使试样剥开部分的纵轴与下夹具中心线重合，松紧合适。n（5） 以30050mm/min的速度进行拉伸，记录试样剥离过程中的剥离曲线，并采用近似取值法确定剥离力，做出剥离力曲线。n（6）上述试样尺寸和试验速度只适合复合薄膜。对于人造革、编织复合袋，试样宽度应为：300.2mm，长度为150mm，试验速度为2005mm/min。52n3. 塑料包装袋的热封强度试验n热封试验机类型：气压式、凸轮式、脉冲式。n（1）试样的制作与处理n1）取样方向。如图，分别在塑料薄膜包装袋侧面、背面、顶部或底部与热合部位或垂直方向任取试样。n2）形状与尺寸。试样宽150.1mm，展开长度为100 1mm，当试样展开长度小于1001mm时，可用玻璃纸粘结带粘一块与带相同的材料，以保证试样长度为100 1mm。n3）每个部位切取试样10条（至少5个塑料包装袋）n4）试样处理在232，常湿条件，4h。53图431 试验片采样位置1顶部 2、4侧面3底部 4背面 图432 试样片1同袋一样的材料 2玻璃纸胶粘带3热封合部分 4展开长100mm以上54n（2）试验方法n 以试样的热合部位为中心线，展开呈180度，把试样两端夹在拉伸试验机的两夹具上，使试样纵轴与上下夹具中心线重合，松紧适当，防止试样滑脱和断在夹具内。夹具距离为50mm，以30020mm/min的试样拉伸，不断加大拉伸负荷，直到热封部分破裂。读取试样断裂时的最大载荷（N/15cm），这就是热封强度。如果热封处未断裂或断在夹具内要重新测试。55n拉伸速度和热封强度关系如图 。 n静负荷、放置时间与温度的关系：试样温度静负荷（N）放置时（min）室温15.75388.860702.760 拉伸速度和热封强度的关系1聚氯乙稀 2聚丙烯 3HDPE4PE 5-PP 6-LDPE56问题提问与解答问答HERE COMES THE QUESTION AND ANSWER SESSION57结束语 CONCLUSION感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边，来自于您的声音是对我们最大的鼓励和帮助，大家在填写评估表的同时，也预祝各位步步高升，真心期待着再次相会！ 58谢谢聆听THANK YOU FOR LISTENING演讲者：XX 时间：202X.XX.XX