

然而,暴露于潮湿、浸入水中以及暴露于沸水中会导致材料响应明显不同。平衡含水量可用于比较不同类型的塑料在潮湿环境下的吸水量。非平衡条件下测定的含水量可用于比较同一材料的不同批次,并可用于确定材料的扩散常数(在严格控制的非平衡含水条件下,使用特定尺寸的塑料样品时测定)。
国际标准化组织 (ISO) 制定的《ISO 62 塑料 - 吸水率测定》标准描述了测定平面或曲面固体塑料厚度方向吸湿性能的程序。该标准还描述了在受控条件下,将规定尺寸的塑料样品浸入水中或暴露于潮湿空气中时,测定其吸水量的程序。
对于单相材料,可以通过假设菲克扩散行为,即试样整个厚度方向上的吸湿特性恒定来确定全厚度水分扩散系数。在菲克扩散中,水分从高浓度水平流向低浓度水平。该模型适用于在玻璃化转变温度以下测试的均质材料和增强聚合物基复合材料。然而,某些双相基体(例如固化环氧树脂)可能需要本标准未涵盖的多相吸附模型。
理想情况下,材料的吸水特性或扩散系数的最佳比较应该仅使用相同条件下塑料的平衡水分含量。使用材料的水分平衡特性进行比较并不假设单相菲克扩散行为,因此不限于单相菲克扩散行为。
或者,在受控条件下,将规定尺寸的塑料样品浸泡或置于湿气中任意时间,并测量其吸水率,可用于比较同一材料的不同批次,或用于特定材料的质量控制测试。为了进行此类比较,所有测试样品必须尺寸相同,并尽可能具有相同的物理特性(例如表面光滑度、内部应力)。然而,在这些条件下无法达到水分平衡。因此,此类测试的结果不能用于比较不同类型塑料的吸水率。建议同时进行测试以获得更可靠的结果。
使用本国际标准中描述的方法获得的结果适用于大多数塑料,但不适用于泡沫塑料、颗粒或粉末,因为它们可能表现出额外的吸收和毛细管效应。将塑料在受控条件下暴露于潮湿环境中特定时间,可以对它们进行相对比较。所述用于确定扩散系数的测试可能并不适用于所有塑料。
将试样浸入 23°C 的蒸馏水或沸腾的蒸馏水中指定时间,或暴露在指定温度下的 50% 相对湿度中。通过测量每个试样的质量变化(即其初始质量与暴露在水中后的质量之差)确定其吸收的水量,并将该变化表示为初始质量的百分比。如有必要,还可以确定试样干燥后失水量。在某些应用中,可能需要 70% 至 90% 的相对湿度和 70 至 90°C 的温度。经相关方协商,可以使用高于本标准建议的相对湿度和温度。当使用建议以外的相对湿度和温度条件时,必须在测试报告中完整描述这些条件(具有适当的公差)。
这些测试主要使用以下设备:
每种待评估材料必须至少测试三个试样。所需尺寸的试样可以通过模压或挤压工艺制备。所有试样的制备方法均须在测试报告中注明。
该方法的结果可能会受到表面效应的影响。对于某些材料,模压样品和从较大板材上切下的样品可能会获得不同的结果。应使用对塑料无害的清洁剂去除测试样品表面任何可能影响吸水率的污染物。应根据 ISO 175 确定损坏程度。
清洁后,样品应在23°C、相对湿度50%的条件下干燥至少两小时,然后才能开始测试。处理测试样品时应佩戴干净的手套,以防止污染。清洁剂应不影响吸水率。在确定平衡含水量时,清洁剂的影响可以忽略不计。
样品在测试前必须仔细干燥。例如,在50摄氏度下,干燥时间需要1到10天;具体时间取决于样品厚度。测试样品每平方厘米的总表面积至少使用8毫升,但不少于300毫升蒸馏水。这可以防止测试过程中萃取物在水中过度浓缩。每组三个测试样品分别放置在单独的容器中,并完全浸入水中或暴露在50%的相对湿度下。
如果要测试多个相同成分的样品,可以将样品放入同一容器中,并加入至少 300 毫升水。但是,在这种情况下,样品之间或与容器壁之间的显著表面接触是不可接受的,应避免这种情况。不锈钢网格有助于保持样品之间可接受的分离。对于密度低于水的样品,应将样品放入不锈钢丝篮中浸泡,该篮通过不锈钢丝连接到锚重物上。应避免锚重物与样品的表面接触。
根据该标准,采用以下测试方法:
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