CN108027308A - 用于评价塑料树脂成型制品的物理性质的方法 - Google Patents

用于评价塑料树脂成型制品的物理性质的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于评价塑料树脂成型制品的物理性质的方法，并且更具体地，涉及一种用于评价塑料树脂成型制品的物理性质的新型方法，其能够通过使用常规ASTM的物理性质的测量值而准确地得出实际制造的成型制品的抗冲击性。

Description

用于评价塑料树脂成型制品的物理性质的方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2016年03月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0031484号的权益，其公开内容以整体引用的方式并入本文中。
本发明涉及一种用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，更具体地，涉及一种用于评价塑料树脂成型产品的性质的新型方法，所述方法能够使用现有的ASTM的性质测量值而准确地得出实际制备的成型产品的抗冲击性。
背景技术
塑料是一种可以使用热和/或压力成型的聚合物复合物，并且是易于加工的聚合物，在施加热量时溶解，并且若将温度充分降低，则返回到固体状态。
由于塑料易于加工成各种形式，并且它们的一部分可以被回收，因而目前正在使用各种类型的塑料树脂成型产品。
一般而言，这种塑料可以通过聚合单体化合物而获得，且聚合的树脂或树脂组合物可以以粒料的形式来加工和储存，并且根据用途可通过多种方法成型，从而制备产品。
为了确定塑料树脂成型产品的机械性质，提出了多种测量方法，如拉伸强度、伸长率、冲击强度、弯曲强度等，但是根据实际制备的产品，所需的性质是不同的，并且在制造样品之后测试基本性质，因此，难以推断出各种形式的实际产品所需的性质。
发明内容
[技术问题]
本发明的一个目的在于提供一种用于评价塑料树脂成型产品的性质的新型方法，所述方法能够使用通过现有的标准测量方法的性质测量值而准确地得出实际制备的成型产品的抗冲击性。
[技术方案]
本发明提供了一种用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，包括以下步骤：通过ASTM D638测量塑料树脂样品相对于施加的应力的长度变化直至样品被切断，以使应力值对应变值图式化；确定图式化的测量值的极小点和第二个极大点；以及计算所述塑料树脂样品在所述极小点与所述第二个极大点之间的传播梯度值。
[有益效果]
本发明的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法可以准确地得出实际制备的成型产品的抗冲击性，只需要根据作为样品制备的聚合物树脂成型产品而测量的基本性质，而不需要制备实际的产品并测量其性质，因此，在时间和成本方面是经济的。
附图说明
图1为表示在塑料树脂样品中施加的应力和应变中的变化的图表。
图2为表示在塑料树脂样品中的复弹性模量(complex modulus of elasticity)相对于传播梯度的分布图。
图3示出了显示塑料树脂成型产品的抗冲击性试验结果的图。
具体实施方式
本发明的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法包括以下步骤：通过ASTMD638测量塑料树脂样品相对于施加的应力的长度变化直至样品被切断，以使应力值对应变值图式化；确定图式化的测量值的极小点和第二个极大点；以及计算所述塑料树脂样品在所述极小点与所述第二个极大点之间的传播梯度值。
如本文中所用的，术语“第一”、“第二”等用于解释各种结构要素，并且它们仅用于将一个结构要素与其它结构要素区分开。
而且，本文中所用的术语仅仅是为了解释具体的实施方式，而并非旨在限制本发明。除非明确表述或从上下文中明显看出无此意图，否则单数的表达包括其复数的表达。如本文中所用的，术语“包括”或“具有”等旨在表示实行的特征、数量、步骤、结构元件或它们的组合的存在，并且它们并非旨在排除一个或多个其它特征、数字、步骤、结构要素或它们的组合的存在或增加的可能性。
尽管可以对本发明进行各种修改，并且本发明可以具有各种形式，但是下面将详细地说明和解释具体的实施例。然而，应当理解的是，这些并非旨在将本发明限制为具体的公开内容，并且在不脱离本发明的精神和技术范围的情况下本发明包括所有修改、等同或其替换。
在整个说明书中，塑料树脂是指包括热固性塑料或热塑性塑料的聚合物塑料树脂。
根据本发明的一个方面的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法包括以下步骤：通过ASTM D638测量塑料树脂样品相对于施加的应力的长度变化直至样品被切断，以使应力值对应变值图式化；确定图式化的测量值的极小点和第二个极大点；以及计算所述塑料树脂样品在所述极小点与所述第二个极大点之间的传播梯度值。
在整个说明书中，所述极小点是指通过ASTM D638测量塑料树脂样品，在应力对应变的图表中，通过屈服点之后根据应力增加而应变再次开始的点，并且其在所述图表中作为所述应力的极小值出现。
并且，所述第二个极大点是指通过ASTM D638测量塑料树脂样品，在应力对应变的图表中，通过屈服点(即第一个极大点)并且经过发生永久伸长的应变硬化区域之后达到极限抗拉强度(UTS)的点，并且其在所述图表中作为所述应力极大值出现(UTS点)。
而且，在本说明书中，所述传播梯度值(Spreading Gradient Value)是指在上述定义的极小点和第二个极大点之间，在发生永久伸长的应变硬化区域中，应力对应变的平均变化率即，可以将其认为是在通过ASTM D638测量的应力对应变的图表中，所述应变硬化区域中的梯度的平均值。
图1为表示在塑料树脂样品中施加的应力和应变中的变化的图表。
参照图1，根据本发明的一个方面的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法包括以下步骤：通过ASTM D638测量塑料树脂样品相对于施加的应力的长度变化直至样品被切断，以使应力值对应变值图式化；确定图式化的测量值的极小点(300)和第二个极大点(400)；以及计算所述塑料树脂样品在所述极小点与所述第二个极大点之间的传播梯度值。
在通过现有的ASTM等所述的方法来测量聚合物树脂成型产品的性质的情况下，虽然可以确定拉伸强度和伸长率等，但不能确定关于抗冲击性等的性质，因此，不便之处在于应当制造单独的平板或篮的形式的样品以便测量关于冲击的性质。
然而，根据本发明，凭借一次测量，不仅可以测量现有的与弹性有关的性质，如拉伸强度、伸长率等，还可以测量上述定义的在所获得的应变对应力的图表中的传播梯度值，其可以与标准值的值进行比较，从而得出与冲击有关的性质。
根据一个实施方式，所述用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法可以进一步包括测量所述塑料树脂样品的复弹性模量的步骤。
即，虽然仅用所述传播梯度值就可以预期与冲击有关的性质，但在同时使用所述复弹性模量的情况下，可以更精确地得出与冲击有关的性质，另外，还可以容易地预期螺旋流和弯曲强度值。
根据一个实施方式，所述用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法可以进一步包括在测量所述复弹性模量之后，测量所述复弹性模量对所述塑料树脂样品的传播梯度值的步骤。
更具体地，所述步骤可以通过将测量的传播梯度值和复弹性模量引入以下数学式1来进行。
[数学式1]
(X-a)2+(Y-b)2≤25
在数学式1中，
X表示传播梯度值(以10^6Pa/m的单位来测量)，
Y表示复弹性模量值(以10^8Pa的单位来测量)，
a为标准样品的传播梯度值，以及
b为标准样品的复弹性模量值。
图2为表示在塑料树脂样品中的复弹性模量对传播梯度的分布图。
参照图2，可以明确确定的是，通过以图表显示各个样品的传播梯度值和复弹性模量值，以及使用标准样品的传播梯度值和复弹性模量值，根据围绕它们的圆的方程，可以进行性质测量。
本发明的评价方法可以应用于以成型产品的形式制备的各种塑料聚合物树脂。
例如，其可以应用于塑料树脂，其中通过ASTM 1238测量的熔体流动指数(MI)为约5至约10g/10分钟，优选约7至约8g/10分钟。
根据本发明的另一个实施方式，所述方法可以应用于塑料树脂，其中通过ASTM1238测量的负荷下的熔体流动速率比(MI5/MI2.16，MFRR)为约3至约4，优选约3.1至约3.5。
根据本发明的再一个实施方式，所述方法可以应用于塑料树脂，其中通过ASTM1505测量的密度值为约0.9至约1g/cm3，优选约0.950至约0.970g/cm3。
并且，具体而言，其可以应用于制备其中抗冲击性被认为是重要的产品的各种热固性或热塑性树脂，如基于聚苯乙烯的树脂、基于聚烯烃的树脂、基于聚氯乙烯的树脂、基于聚(甲基)丙烯酸酯的树脂、基于聚酰胺的树脂、基于ABS的树脂、基于环氧聚氨酯的树脂、基于聚氨酯丙烯酸酯的树脂、氨基树脂、酚醛树脂和基于聚酯的树脂等，但在应用于热塑性塑料树脂的情况下，可以展现出更加准确的评价结果，并且在其中优选的是，它适用于基于聚烯烃的树脂，如聚乙烯和聚丙烯树脂等。
下文中，将通过本发明的具体实施例来更加详细地解释本发明的机能和效果。然而，这些实施例仅仅是作为本发明的示例而存在的，并且本发明的范围不由此来确定。
<实施例>
塑料树脂样品的制备
将具有以下表1的性质的值的聚乙烯树脂在40℃的真空烘箱中干燥过夜，然后使用双螺杆挤出机(BA-19，制造公司BAUTECH)以粒料的形式制备。
将通过压缩获得的粒料状树脂再次在40℃真空烘箱中干燥过夜，然后使用Xplore5.cc微型注塑成型机，在230℃，N2压力8巴下30秒，10巴下30秒的条件下制造狗骨样品(长度：2.7英寸，宽度：0.125英寸(中心，最小值)、0.27英寸(端点，最大值)，厚度：0.125英寸)。
制备的样品的基本性质如下。
1)密度
通过ASTM 1505测量。
2)熔体指数(MI)：
通过ASTM 1238在190℃下测量。
【表1】
MI 密度
实施例1 8.3 0.957
实施例2 9.1 0.957
实施例3 8.3 0.959
实施例4 7.5 0.959
实施例5 8.6 0.961
实施例6 7.5 0.961
对比实施例1 9.5 0.961
对比实施例2 6.0 0.961
对比实施例3 8.0 0.956
对比实施例4 7.7 0.955
性质评价
评价实施例
传播梯度的测量
使用Z010通用试验机(兹韦克(Zwick)公司)以200mm/分钟的速度测量上述制备的样品，并且通过上述讲解的方法计算传播梯度值，并且将总计5次测试的平均值表示为结果。
复弹性模量的测量：
使用动态力学分析来测量。
对比评价实施例
螺旋流的测量
通过ASTM D 3123来测量。
抗冲击性的评价1：
制造具有2mm的平均厚度和20L的容积的圆筒形篮筐并装满水，关闭盖子，然后将其从2m的高度垂直下落以评价抗冲击性。同样的实验重复10次，如果被评价的样品完全没有破裂，则将其评价为良好，如果在10次中损坏1次或2次，则评价为一般，以及如果损坏3次以上，则评价为差。
抗冲击性的评价2：
在与7-1相同的条件下，将圆筒形篮筐侧放并同时垂直下落以评价抗冲击性。同样的实验重复10次，如果被评价的样品完全没有破裂，则将其评价为良好，如果在10次中损坏1次或2次，则评价为一般，以及如果损坏3次以上，则评价为差。
抗冲击性的评价3：
制造具有2mm的厚度的圆片样品，并将其固定在具有开口底座的支架上，然后使由不锈钢(SUS)制造的21.2kg飞镖从1m的高度垂直下落，实验重复10次，并且依照所述样品的穿透或开裂的数量来评价抗冲击性。
图3显示了显示塑料树脂成型产品的抗冲击性试验结果的图。参照图3，可以确定圆片形式的样品的穿透或开裂。
弯曲强度：
通过ASTM D 790来测量。
测量结果总结于以下表2中。
【表2】
在表2中，参照对比评价实施例，可以确认的是，实施例的所有复合物在抗冲击性评价中展现出优异的结果，并且螺旋流和弯曲强度也通常是优异的。
与此相反，在评价实施例中，可以确认的是，测量实施例1至6的样品的传播梯度值为约4.8至约8.8，而对比实施例则在该范围之外，并且可以明确确认的是，在对比实施例的情况下，对比评价实施例的抗冲击性试验结果通常比实施例差。
图2为表示在实施例和对比实施例的样品中复弹性模量对传播梯度的分布图。
参照图2，可以看出，在实施例的情况下，复弹性模量对传播梯度的值全部包含并分布于对应于距标准样品的值的半径5的区域中，并且在对比实施例的情况下，分布在对应区域之外。
特别地，可以确认的是，对比实施例4在抗冲击性评价中展现出良好的结果，但与实施例相比螺旋流降低，并且特别地，与实施例相比弯曲强度降低了约20％。
即，可以确认的是，即使如评价实施例那样使用现有的基本性质测量装置来仅仅测量传播梯度，也可以容易地得到与抗冲击性有关的性质而无需单独的实验，并且如果同时考虑到复弹性模量并且应用数学式1的值，则不仅是与抗冲击性有关的性质，并且还可以在一定程度上得到螺旋流和弯曲强度。
[附图标记]
100：弹性区域
200：屈服点
300：极小点
400：第二个极大点
500：断裂点

Claims (11)

1.一种用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，包括以下步骤：
通过ASTM D638测量塑料树脂样品相对于施加的应力的长度变化直至样品被切断，以使应力值对应变值图式化；
确定图式化的测量值的极小点和第二个极大点；以及
计算所述塑料树脂样品在所述极小点与所述第二个极大点之间的传播梯度值。
2.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，所述极小点为通过ASTM D638测量塑料树脂样品，在应力对应变的图表中，通过屈服点之后根据应力增加而应变再次开始的点。
3.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，所述第二个极大点为通过ASTM D638测量塑料树脂样品，在应力对应变的图表中，达到极限抗拉强度(UTS)的点。
4.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其进一步包括将所述塑料树脂样品的测量值与标准样品的测量值比较的步骤。
5.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其进一步包括测量所述塑料树脂样品的复弹性模量的步骤。
6.根据权利要求5所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其进一步包括将所述塑料树脂样品的测量值与标准样品的测量值比较的步骤。
7.根据权利要求6所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，所述方法通过使用以下数学式1来进行：
[数学式1]
(X-a)2+(Y-b)2≤25
在数学式1中，
X表示传播梯度值(以10^6Pa/m的单位来测量)，
Y表示复弹性模量值(以10^8Pa的单位来测量)，
a为标准样品的传播梯度值，以及
b为标准样品的复弹性模量值。
8.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，通过ASTM1238测量的所述塑料树脂的熔体流动指数(MI)为5至10g/10分钟。
9.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，通过ASTM1238测量的所述塑料树脂的负荷下的熔体流动速率比(MI5/MI2.16，MFRR)为3至4。
10.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，通过ASTM1505测量的所述塑料树脂的密度值为0.950至0.970g/cm3。
11.根据权利要求1所述的用于评价塑料树脂成型产品的性质的方法，其中，所述塑料树脂为聚烯烃树脂。
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