ISO 62 塑膠 - 吸水率的測定

ISO 62 塑膠 - 吸水率的測定

暴露在水中的塑膠會受到多種影響:

ISO 62 塑膠 - 吸水率的測定

  • 由於吸水而引起的尺寸變化(例如膨脹)
  • 水溶性成分的釋放
  • 其他功能的變更

然而,暴露於潮濕、浸入水中以及暴露於沸水中會導致材料反應明顯不同。平衡含水量可用於比較不同類型的塑膠在潮濕環境下的吸水量。非平衡條件下測定的含水量可用於比較相同材料的不同批次,並可用於確定材料的擴散常數(在嚴格控制的非平衡含水條件下,使用特定尺寸的塑膠樣品時測定)。

國際標準化組織 (ISO) 制定的《ISO 62 塑膠 - 吸水率測定》標準描述了測定平面或曲面固體塑膠厚度方向吸濕性能的程序。該標準還描述了在受控條件下,將規定尺寸的塑膠樣品浸入水中或暴露於潮濕空氣中時,測定其吸水量的程序。

對於單相材料,可以透過假設菲克擴散行為,即試樣整個厚度方向上的吸濕特性恆定來確定全厚度水分擴散係數。在菲克擴散中,水分從高濃度水平流向低濃度水平。此模型適用於在玻璃化轉變溫度以下測試的均質材料和增強聚合物基複合材料。然而,某些雙相基體(例如固化環氧樹脂)可能需要本標準未涵蓋的多相吸附模型。

理想情況下,材料的吸水特性或擴散係數的最佳比較應該僅使用相同條件下塑膠的平衡水分含量。使用材料的水分平衡特性進行比較並不假設單相菲克擴散行為,因此不限於單相菲克擴散行為。

或者,在受控條件下,將規定尺寸的塑膠樣品浸泡或置於濕氣中任意時間,並測量其吸水率,可用於比較同一材料的不同批次,或用於特定材料的品質控制測試。為了進行此類比較,所有測試樣品必須尺寸相同,並儘可能具有相同的物理特性(例如表面光滑度、內部應力)。然而,在這些條件下無法達到水分平衡。因此,此類測試的結果不能用於比較不同類型塑膠的吸水率。建議同時進行測試以獲得更可靠的結果。

使用本國際標準中描述的方法獲得的結果適用於大多數塑料,但不適用於泡沫塑料、顆粒或粉末,因為它們可能表現出額外的吸收和毛細管效應。將塑膠在受控條件下暴露於潮濕環境中特定時間,可以對它們進行相對比較。所述用於確定擴散係數的測試可能並不適用於所有塑膠。

將試樣浸入 23°C 的蒸餾水或沸騰的蒸餾水中指定時間,或暴露在指定溫度下的 50% 相對濕度中。透過測量每個試樣的質量變化(即其初始質量與暴露在水中後的質量之差)來確定其吸收的水量,並將該變化表示為初始質量的百分比。如有必要,也可以確定試樣乾燥後失水量。在某些應用中,可能需要 70% 至 90% 的相對濕度和 70 至 90°C 的溫度。經相關方協商,可以使用高於本標準建議的相對濕度和溫度。當使用建議以外的相對濕度和溫度條件時,必須在測試報告中完整描述這些條件(具有適當的公差)。

這些測試主要使用以下設備:

  • 精準度為正負 0,1 毫克的秤
  • 強制空氣對流或真空烤箱保持在 50,0 度加/減 2 度或任何其他約定的溫度。
  • 盛裝蒸餾水或同等純度水的容器,配備能維持規定溫度的加熱裝置。
  • 例如含有五氧化二磷的乾燥劑。
  • 必要時,可使用精度為±0,1mm的測量工具來測量試樣的尺寸。

每種待評估材料必須至少測試三個試樣。所需尺寸的試樣可以透過模壓或擠壓製程製備。所有試樣的製備方法均須在測試報告中註明。

此方法的結果可能會受到表面效應的影響。對於某些材料,模壓樣品和從較大板材上切下的樣品可能會得到不同的結果。應使用對塑膠無害的清潔劑來去除測試樣品表面任何可能影響吸水率的污染物。應根據 ISO 175 確定損壞程度。

清潔後,樣品應在23°C、相對濕度50%的條件下乾燥至少兩小時,然後才能開始測試。處理測試樣品時應戴上乾淨的手套,以防止污染。清潔劑應不影響吸水率。在決定平衡含水量時,清潔劑的影響可以忽略不計。

樣品在測試前必須仔細乾燥。例如,在攝氏50度下,乾燥時間需要1到10天;具體時間取決於樣品厚度。測試樣品每平方公分的總表面積至少使用8毫升,但不得少於300毫升蒸餾水。這可以防止測試過程中萃取物在水中過度濃縮。每組三個測試樣品分別放置在單獨的容器中,並完全浸入水中或暴露在50%的相對濕度下。

如果要測試多個相同成分的樣品,可以將樣品放入同一容器中,並加入至少 300 毫升水。但是,在這種情況下,樣品之間或與容器壁之間的顯著表面接觸是不可接受的,應避免這種情況。不銹鋼網格有助於保持樣品之間可接受的分離。對於密度低於水的樣品,應將樣品放入不銹鋼絲籃中浸泡,該籃透過不銹鋼絲連接到錨重物上。應避免錨重物與樣品的表面接觸。

根據該標準,採用以下測試方法:

  • 方法一:測定23度水中浸泡後的吸水量
  • 方法二:測定沸水浸泡後的吸水量
  • 方法3:浸泡過程中水溶性物質損失量的測定
  • 方法 4:測定暴露於 50% 相對濕度後吸收的水量。

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