EN ISO 6721 塑料 - 动态和力学性能的测定

由国际标准化组织 (ISO) 制定的“EN ISO 6721 塑料 - 动态力学性能的测定”标准，后来在协调工作范围内作为欧洲标准发布，由以下以相同标题发布的子章节组成：

• 标准“EN ISO 6721-1 第 1 部分：通用原则”描述了测定刚性塑料在线性粘弹性行为区域内动态力学性能的方法。该标准规定了各项定义，并概述了涵盖后续章节所述各种测试方法所有共同方面的通用原则。

不同的变形模式会产生无法直接比较的结果。例如，拉伸振动会在样品的整个厚度范围内产生均匀应力，而弯曲测量则主要受样品表面区域特性的影响。

弯曲试验数据所得的值仅在应力-应变关系呈线性且样品具有均匀结构时，才与拉伸试验数据所得的值相当。

• 标准“EN ISO 6721-2 第 2 部分：扭摆法”描述了两种测定塑料线性动态力学性能的方法（A 和 B），即扭转模量的储能分量和损耗分量，作为温度的函数，适用于 0,1 Hz 至 10 Hz 频率范围内的小变形。

在足够宽的温度范围内（例如，大多数市售塑料的温度范围为-50℃至+150℃），测量这些性质的温度依赖性，可以提供有关聚合物转变区域（例如，玻璃化转变和熔融转变）的信息。它还可以提供有关塑料流动起始点的信息。

上述两种方法不适用于非对称层压板（这方面应适用EN ISO 6721-3标准）。这些方法也不适用于橡胶的测试。这方面应适用ISO 4664-2标准。

• 标准“EN ISO 6721-3 第 3 部分：弯曲振动 - 共振曲线法”描述了一种基于共振曲线的弯曲振动方法，用于确定均质塑料的弯曲复模量以及用于声学隔振的层压塑料（例如，由覆盖有阻尼塑料层的金属板构成的系统，或由两层金属板和中间塑料层构成的夹层系统）的阻尼特性。在许多应用中，确定这些特性随温度和频率的变化关系非常有用。
• 标准“EN ISO 6721-4 第 4 部分：拉伸振动 - 非共振法”描述了一种用于测定聚合物拉伸复模量分量的强迫非共振方法，其典型频率范围为 0,01 Hz 至 100 Hz。虽然可以进行更高频率的测量，但测得的动态性能可能会出现显著误差。该方法适用于测量 0,01 GPa 至 5 GPa 范围内的动态储能模量。

虽然可以研究模量超出此范围的材料，但目标是使用替代变形模式以获得更高的精度。

该方法尤其适用于测量损耗因子，因此可轻松用于研究玻璃橡胶弛豫区大部分范围内动态特性随温度和频率的变化。由于可以获得在宽频率和温度范围内测定的数据，因此可以利用频率-温度转换程序，推导出显示不同温度下扩展频率范围内动态特性的主曲线图。

• 标准“EN ISO 6721-5 第5部分：弯曲振动——非共振法”描述了一种基于弯曲的非共振方法，用于测定聚合物的弯曲复模量分量，其典型频率范围为0,01 Hz至100 Hz。虽然可以进行更高频率的测量，但测得的动态性能可能会出现显著误差。该方法适用于测量10 MPa至200 GPa范围内的动态储能模量。

虽然可以研究模量低于 10 MPa 的材料，但使用剪切变形模式可以更准确地测量其动态力学性能。

该方法尤其适用于测量损耗因子大于0,02的情况，因此可以方便地用于研究玻璃橡胶弛豫区大部分范围内动态特性随温度和频率的变化。由于可以获得在宽频率和温度范围内测定的数据，因此可以利用频率/温度转换程序，获得在不同温度下扩展频率范围内动态特性的主曲线图。

• 标准“EN ISO 6721-6 第 6 部分：剪切振动 - 非共振法”描述了一种用于测定聚合物剪切复模量分量的强迫非共振方法，其典型频率范围为 0,01 Hz 至 100 Hz。虽然可以进行更高频率的测量，但测得的动态性能可能会出现显著误差。该方法适用于测量 0,1 MPa 至 50 MPa 范围内的动态储能模量。

虽然可以研究模量大于 50 MPa 的材料，但使用扭转变形模式可以获得更精确的动态剪切性能测量结果。

该方法尤其适用于测量损耗因子大于0,02的情况，因此可以方便地用于研究玻璃橡胶弛豫区大部分范围内动态特性随温度和频率的变化。由于可以获得在宽频率和温度范围内测定的数据，因此可以利用频率/温度转换程序，获得在不同温度下扩展频率范围内动态特性的主曲线图。

• 标准“EN ISO 6721-7 第 7 部分：扭转振动 - 非共振法”描述了一种基于扭转的非共振方法，用于测定棒状或条状固体聚合物的剪切复模量分量，其典型频率范围为 0,001 Hz 至 100 Hz。虽然可以进行更高频率的测量，但测得的动态特性可能会出现显著误差。该方法适用于测量动态储能模量范围从约 10 MPa（硬橡胶的典型值）到约 10 GPa（纤维增强塑料的典型值）。尽管也可以研究模量低于 10 MPa 的材料，但使用平行板间薄层的简单剪切或扭转变形可以更精确地测量其动态特性。

该方法尤其适用于测量损耗因子大于0,02的情况，因此可以方便地用于研究玻璃橡胶弛豫区大部分范围内动态特性随温度和频率的变化。由于可以获得在宽频率和温度范围内测得的数据，因此可以利用频率-温度转换程序，推导出显示不同温度下扩展频率范围内动态特性的主曲线。

虽然使用扭摆可以更准确地确定低于 0,1 的损耗因子，但本标准中描述的方法可以覆盖更宽、更连续的频率范围。

• 标准“EN ISO 6721-8 第 8 部分：纵向和横向振动——波传播法”描述了一种超声波传播法，用于测定聚合物在离散频率（通常为 0,5 MHz 至 5 MHz）下的纵向复模量和剪切复模量的储能分量。该方法适用于测量储能模量在 0,01 GPa 至 200 GPa 范围内，且损耗因子在约 1 MHz 频率下低于 0,1 的材料。对于损耗较高的材料，由于波形畸变，速度测量会产生显著误差，而这些误差只能通过超出本标准范围的方法来减少。

该方法可以对小型样品（通常为 50 mm x 20 mm x 5 mm）或较大样品或板材上的小区域进行测量。因此，可以获得有关样品模量均匀性或各向异性的信息。

• 标准“EN ISO 6721-9 第 9 部分：拉伸振动 - 脉冲传播法”描述了一种脉冲传播法，用于测定聚合物在离散频率（通常为 3 kHz 至 10 kHz）下的复拉伸模量储能分量。该方法适用于测量储能模量在 0,01 GPa 至 200 GPa 范围内，且损耗因子在约 10 kHz 时低于 0,1 的材料。对于损耗较高的材料，由于振幅降低，速度测量会产生显著误差。

该方法适用于测量薄膜、细纤维和长样品，通常为 300 mm x 5 mm x 0,1 mm 的条带或 300 mm x 0,1 mm（直径）的纤维。该方法可能不适用于多孔塑料、复合塑料和多层产品。

• 标准“EN ISO 6721-10 第 10 部分：使用平行板振荡流变仪测定复数剪切粘度”描述了一种测定聚合物熔体动态流变性能​​的方法的一般原理，该方法通常使用具有平行板几何结构的振荡流变仪，角频率范围为 0,01 rad·s⁻¹ 至 100 rad·s⁻¹。该方法也可用于超出此范围的角频率。该方法用于测定以下动态流变性能​​：复数剪切粘度、动态剪切粘度、复数剪切粘度的异相分量、复数剪切模量、剪切损耗模量和剪切储能模量。该方法通常适用于测量高达约 10 MPa·s 的复数剪切粘度值。

然而，该标准目前尚未生效。

• 标准“EN ISO 6721-11 第 11 部分：玻璃化转变温度”涵盖了使用动态力学分析程序在温度扫描模式下测定塑料玻璃化转变温度的方法。它提供了一种替代差示扫描量热法进行此项测量的方法。

动态力学分析用于测定储能模量、损耗模量和损耗因子随温度和频率的变化。根据这些数据，可以确定玻璃化转变温度。许多市售设备都采用这种技术，原则上可以应用于ISO 6721-1标准中描述的所有加载模式。

该方法通过假设样品温度由测得的炉温决定，从而最大限度地减少了因样品热滞后（取决于所用的加热速率）而导致的误差。这样就无需直接测量样品温度，例如使用嵌入样品中的热电偶。

• 标准“EN ISO 6721-12 第 12 部分：压缩振动 - 非共振法”描述了一种非共振压缩振动法，该方法通常用于测定聚合物在 0,01 Hz 至 100 Hz 频率范围内的压缩复模量分量。该方法适用于测量 1 MPa 至 1 GPa 范围内的半刚性聚合物的动态储能模量。

该方法特别适用于测量直角棱柱、圆柱或管状半刚性塑料的动态模量和损耗因子，并且可以很容易地用于研究玻璃橡胶弛豫区域大部分范围内动态特性随温度和频率的变化。

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