EN ISO 6721 塑膠 - 動態和機械性質的測定

由國際標準化組織 (ISO) 制定的「EN ISO 6721 塑膠 - 動態力學性能的測定」標準，後來在協調工作範圍內作為歐洲標準發布，由以下以相同標題發布的子章節組成：

• 標準「EN ISO 6721-1 第 1 部分：通用原則」描述了測定剛性塑膠在線性黏彈性行為區域內動態力學性能的方法。該標準規定了各項定義，並概述了涵蓋後續章節所述各種測試方法所有共同方面的通用原則。

不同的變形模式會產生無法直接比較的結果。例如，拉伸振動會在樣品的整個厚度範圍內產生均勻應力，而彎曲測量則主要受樣品表面區域特性的影響。

彎曲試驗資料所得的數值僅在應力-應變關係呈線性且樣品具有均勻結構時，才與拉伸試驗資料所得的數值相當。

• 標準「EN ISO 6721-2 第 2 部分：扭擺法」描述了兩種測定塑膠線性動態力學性能的方法（A 和 B），即扭轉模量的儲能分量和損耗分量，作為溫度的函數，適用於 0,1 Hz 至 10 Hz 頻率範圍內的小變形。

在足夠寬的溫度範圍內（例如，大多數市售塑膠的溫度範圍為-50℃至+150℃），測量這些性質的溫度依賴性，可以提供有關聚合物轉變區域（例如，玻璃化轉變和熔融轉變）的資訊。它還可以提供有關塑膠流動起始點的資訊。

上述兩種方法不適用於非對稱層壓板（這方面應適用EN ISO 6721-3標準）。這些方法也不適用於橡膠的測試。這方面應適用ISO 4664-2標準。

• 標準「EN ISO 6721-3 第 3 部分：彎曲振動 - 共振曲線法」描述了一種基於共振曲線的彎曲振動方法，用於確定均質塑膠的彎曲複模量以及用於聲學隔振的層壓塑膠（例如，由覆蓋有阻尼塑膠層的金屬板構成的系統，或由兩層金屬板和中間塑膠層構成的夾層系統）的阻尼特性。在許多應用中，確定這些特性隨溫度和頻率的變化關係非常有用。
• 標準「EN ISO 6721-4 第 4 部分：拉伸振動 - 非共振法」描述了一種用於測定聚合物拉伸複模量分量的強迫非共振方法，其典型頻率範圍為 0,01 Hz 至 100 Hz。雖然可以進行更高頻率的測量，但測得的動態性能可能會出現顯著誤差。此方法適用於測量 0,01 GPa 至 5 GPa 範圍內的動態儲能模量。

雖然可以研究模量超出此範圍的材料，但目標是使用替代變形模式以獲得更高的精度。

此方法特別適用於測量損耗因子，因此可輕鬆用於研究玻璃橡膠弛豫區大部分範圍內動態特性隨溫度和頻率的變化。由於可以獲得在寬頻率和溫度範圍內測定的數據，因此可以利用頻率-溫度轉換程序，推導出顯示不同溫度下擴展頻率範圍內動態特性的主曲線圖。

• 標準「EN ISO 6721-5 第5部分：彎曲振動－非共振法」描述了一種基於彎曲的非共振方法，用於測定聚合物的彎曲複模量分量，其典型頻率範圍為0,01 Hz至100 Hz。雖然可以進行更高頻率的測量，但測得的動態性能可能會出現顯著誤差。此方法適用於測量10 MPa至200 GPa範圍內的動態儲能模量。

雖然可以研究模量低於 10 MPa 的材料，但使用剪切變形模式可以更準確地測量其動態力學性能。

此方法特別適用於測量損耗因子大於0,02的情況，因此可以方便地用於研究玻璃橡膠弛豫區大部分範圍內動態特性隨溫度和頻率的變化。由於可以獲得在寬頻率和溫度範圍內測定的數據，因此可以利用頻率/溫度轉換程序，以獲得在不同溫度下擴展頻率範圍內動態特性的主曲線圖。

• 標準「EN ISO 6721-6 第 6 部分：剪切振動 - 非共振法」描述了一種用於測定聚合物剪切複模量分量的強迫非共振方法，其典型頻率範圍為 0,01 Hz 至 100 Hz。雖然可以進行更高頻率的測量，但測得的動態性能可能會出現顯著誤差。此方法適用於測量 0,1 MPa 至 50 MPa 範圍內的動態儲能模量。

雖然可以研究模量大於 50 MPa 的材料，但使用扭轉變形模式可以獲得更精確的動態剪切性能測量結果。

此方法特別適用於測量損耗因子大於0,02的情況，因此可以方便地用於研究玻璃橡膠弛豫區大部分範圍內動態特性隨溫度和頻率的變化。由於可以獲得在寬頻率和溫度範圍內測定的數據，因此可以利用頻率/溫度轉換程序，以獲得在不同溫度下擴展頻率範圍內動態特性的主曲線圖。

• 標準「EN ISO 6721-7 第 7 部分：扭轉振動 - 非共振法」描述了一種基於扭轉的非共振方法，用於測定棒狀或條狀固體聚合物的剪切複模量分量，其典型頻率範圍為 0,001 Hz 至 100 Hz。雖然可以進行更高頻率的測量，但測得的動態特性可能會出現顯著誤差。此方法適用於測量動態儲能模量範圍從約 10 MPa（硬橡膠的典型值）到約 10 GPa（纖維增強塑膠的典型值）。儘管也可以研究模量低於 10 MPa 的材料，但使用平行板間薄層的簡單剪切或扭轉變形可以更精確地測量其動態特性。

此方法特別適用於測量損耗因子大於0,02的情況，因此可以方便地用於研究玻璃橡膠弛豫區大部分範圍內動態特性隨溫度和頻率的變化。由於可以獲得在寬頻率和溫度範圍內測得的數據，因此可以利用頻率-溫度轉換程序，推導出顯示不同溫度下擴展頻率範圍內動態特性的主曲線。

雖然使用扭擺可以更準確地確定低於 0,1 的損耗因子，但本標準中描述的方法可以涵蓋更寬、更連續的頻率範圍。

• 標準「EN ISO 6721-8 第 8 部分：縱向和橫向振動—波傳播法」描述了一種超音波傳播法，用於測定聚合物在離散頻率（通常為 0,5 MHz 至 5 MHz）下的縱向複模量和剪切複模量的儲能分量。此方法適用於測量儲能模量在 0,01 GPa 至 200 GPa 範圍內，且損耗因子在約 1 MHz 頻率下低於 0,1 的材料。對於損耗較高的材料，由於波形畸變，速度測量會產生顯著誤差，而這些誤差只能透過超出本標準範圍的方法來減少。

此方法可對小型樣品（通常為 50 mm x 20 mm x 5 mm）或較大樣品或板材上的小區域進行測量。因此，可以獲得有關樣品模量均勻性或各向異性的信息。

• 標準「EN ISO 6721-9 第 9 部分：拉伸振動 - 脈衝傳播法」描述了一種脈衝傳播法，用於測定聚合物在離散頻率（通常為 3 kHz 至 10 kHz）下的複拉伸模量儲能分量。此方法適用於測量儲能模量在 0,01 GPa 至 200 GPa 範圍內，且損耗因子在約 10 kHz 時低於 0,1 的材料。對於損耗較高的材料，由於振幅降低，速度測量會產生顯著誤差。

此方法適用於測量薄膜、細纖維和長樣品，通常為 300 mm x 5 mm x 0,1 mm 的條帶或 300 mm x 0,1 mm（直徑）的纖維。此方法可能不適用於多孔塑膠、複合塑膠和多層產品。

• 標準「EN ISO 6721-10 第 10 部分：使用平行板振盪流變儀測定複數剪切黏度」描述了一種測定聚合物熔體動態流變性能的方法的一般原理，該方法通常使用具有平行板幾何結構的振盪流變儀，角頻率範圍為 0,01 rad·s⁻¹ 至 100 ¹。此方法也可用於超出此範圍的角頻率。此方法用於測定以下動態流變性能：複數剪切黏度、動態剪切黏度、複數剪切黏度的異相分量、複數剪切模量、剪切損耗模量和剪切儲能模量。此方法通常適用於測量高達約 10 MPa·s 的複數剪切黏度值。

然而，該標準目前尚未生效。

• 標準「EN ISO 6721-11 第 11 部分：玻璃化轉變溫度」涵蓋了使用動態力學分析程式在溫度掃描模式下測定塑膠玻璃化轉變溫度的方法。它提供了一種替代差示掃描量熱法進行此項測量的方法。

動態力學分析用於測定儲能模量、損耗模量和損耗因子隨溫度和頻率的變化。根據這些數據，可以確定玻璃化轉變溫度。許多市售設備都採用這種技術，原則上可以應用於ISO 6721-1標準中所述的所有加載模式。

此方法透過假設樣品溫度由測得的爐溫決定，從而最大限度地減少了因樣品熱滯後（取決於所使用的加熱速率）而導致的誤差。這樣就無需直接測量樣品溫度，例如使用嵌入樣品中的熱電偶。

• 標準「EN ISO 6721-12 第 12 部分：壓縮振動 - 非共振法」描述了一種非共振壓縮振動法，該方法通常用於測定聚合物在 0,01 Hz 至 100 Hz 頻率範圍內的壓縮複模量分量。此方法適用於測量 1 MPa 至 1 GPa 範圍內的半剛性聚合物的動態儲能模量。

此方法特別適用於測量直角棱柱、圓柱或管狀半剛性塑膠的動態模量和損耗因子，並且可以輕鬆地用於研究玻璃橡膠弛豫區域大部分範圍內動態特性隨溫度和頻率的變化。

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