Comparative analysis of polyolefin product performance with time

Liu shuyuan

神華榆林能源化工有限公司

（Shenhua Yulin Energy and Chemical Co.，Ltd，Shanxi，Yulin 719302 China）

摘要：針對聚烯烴產(chǎn)品的各項性能進行了分析實驗，從聚烯烴產(chǎn)品的黃色指數(shù)、拉伸屈服應(yīng)力、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變、彎曲模量、簡支梁沖擊強度、負(fù)荷熱變形等方面性能進行詳細(xì)數(shù)據(jù)分析，根據(jù)為期6個月的聚烯烴產(chǎn)品數(shù)據(jù)對比跟蹤分析，得出了最終的研究結(jié)論，歸納出產(chǎn)品性能變化規(guī)律，有利于新產(chǎn)品的開發(fā)及材料用量的選擇。

關(guān)鍵詞：聚烯烴;黃色指數(shù);力學(xué)性能;數(shù)據(jù)對比;分析

Abstract：the performance of polyolefin products is analyzed by experiments，including yellow index，tensile yield stress，tensile fracture stress，nominal strain of tensile fracture，bending modulus，impact strength of simply supported beam，thermal deformation under load，etc.according to the comparative analysis of polyolefin product data for six months，the final result is obtained The conclusion of this paper is helpful to the development of new products and the selection of material consumption.

Key words：Polyolefin;Yellow index;Mechanical properties;Data comparison;Analysis

1、引言

目前，國內(nèi)聚烯烴產(chǎn)品種類繁多，聚烯烴產(chǎn)品的性能也非常不穩(wěn)定，面對激烈的市場現(xiàn)狀，經(jīng)常會出現(xiàn)客戶投訴產(chǎn)品性能的情況，從產(chǎn)品產(chǎn)出到客戶應(yīng)用，可能需要數(shù)月時間，此時重新檢測，客戶往往對試驗數(shù)據(jù)有質(zhì)疑。同時對質(zhì)量投訴后，樣品重新復(fù)檢，是否能能夠保證數(shù)據(jù)有可追溯性有參考意義。因此，通過對聚烯烴產(chǎn)品進行6個月的跟蹤分析，總結(jié)聚烯烴產(chǎn)品性能變化趨勢，有利于保證重復(fù)測定的有效性和準(zhǔn)確性。同時，通過對產(chǎn)品性能的跟蹤分析，歸納出產(chǎn)品性能變化規(guī)律，有利于新產(chǎn)品的開發(fā)及材料用量的選擇。[1]

2、實驗部分

2.1實驗材料

聚丙烯S1003;聚丙烯K8003;聚丙烯K4918;聚丙烯K8009;聚乙烯2426H。

試樣應(yīng)色澤均勻，質(zhì)地均勻，內(nèi)部無氣泡，制備的樣條應(yīng)無扭曲，并具有相互垂直的平行表面。表面和邊緣無劃痕、麻點、凹痕和飛邊。

2.2設(shè)備儀器

注塑機：HM110/210，奧地利Battenfeld公司;萬能材料試驗機，INSTRON 5965 5KN能量;維卡軟化點/熱變形溫度試驗儀：RAY-RAN，英國;黃色指數(shù)儀，HunterLab LabScan XE;簡支梁沖擊試驗機：CEA9050，意大利

2.3測試方法

2.3.1負(fù)荷熱變形分析

標(biāo)準(zhǔn)試樣以平放（優(yōu)選的）或側(cè)立方式承受三點彎曲恒定個月負(fù)荷，使其產(chǎn)生GB/T1634相關(guān)部分規(guī)定的其中一種彎曲應(yīng)力。在勻速升溫條件下，測量達(dá)到與規(guī)定的彎曲應(yīng)變增量相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)撓度時的溫度。實驗取三種樣品，分別在6個月內(nèi)的分析，實驗2次取平均值。

2.3.2力學(xué)性能

拉伸及彎曲性能測試標(biāo)準(zhǔn)分別為 GB/T 1040.2-2006 和 GB/T 9341-2000。拉伸速率 50mm/min，實驗10次，取5次數(shù)據(jù)的平均值;彎曲試驗速度 2mm/min，跨距64mm，實驗5次取平均值。沖擊測試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T1843-1996（簡支梁），落錘速率3.5m/s，實驗10次，取5次數(shù)據(jù)的平均值。

3、聚烯烴產(chǎn)品的分析與結(jié)論

3.1黃色指數(shù)分析

3.1.1黃色指數(shù)定義

黃色指數(shù)是指高分子材料偏離白色的程度，或發(fā)黃的程度。在標(biāo)準(zhǔn)光源下氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)白板作基準(zhǔn)，從試樣對紅、綠、藍(lán)三色光的反射率（或透射率）計算所得的表示黃色深淺的一種量度。其計算式中，X，Y，Z為在標(biāo)準(zhǔn)C光源下用測色計或色差計、分光光度計測量的表示材料顏色的三刺激值。黃色指數(shù)可用來控制某些產(chǎn)品質(zhì)量或老化程度。[1]

3.1.2黃色指數(shù)數(shù)據(jù)分析

對聚丙烯產(chǎn)品黃色指數(shù)進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖1.

3.1.3黃色指數(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論

從圖1中可以看出S1003—2019012359黃色指數(shù)極差為0.9，s1003—2018112566黃色指數(shù)極差為1.0，K8003黃色指數(shù)極差為0.6，K4918—2019030513黃色指數(shù)極差為0.3，K8009—2019051641黃色指數(shù)極差為0.3，由此可見，S1003、K8003黃色指數(shù)變化比較明顯，第二月數(shù)值變小，但數(shù)值整體呈變大趨勢，K4918、K8009黃色指數(shù)比較穩(wěn)定。

3.2拉伸屈服應(yīng)力分析

3.2.1拉伸屈服應(yīng)力定義

在材料拉伸或壓縮過程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時，應(yīng)力有微小的增加，而應(yīng)變卻急劇增長的現(xiàn)象，稱為屈服。使材料發(fā)生屈服時的正應(yīng)力就是材料的屈服應(yīng)力。[2]

3.2.2拉伸屈服應(yīng)力分析

對聚丙烯產(chǎn)品拉伸屈服應(yīng)力進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖2.

3.2.3拉伸屈服應(yīng)力分析結(jié)論

從圖2中可以得出S1003—2019012359拉伸屈服應(yīng)力極差為5.2MPa，s1003—2018112566拉伸屈服應(yīng)力極差為5.9MPa，K8003拉伸屈服應(yīng)力極差為1.7MPa，K4918—2019030513拉伸屈服應(yīng)力極差為2.9MPa，K8009—2019051641拉伸屈服應(yīng)力極差為0.7MPa，由此可見，拉伸屈服應(yīng)力極差在儀器允許誤差范圍內(nèi)，數(shù)值比較穩(wěn)定，由數(shù)據(jù)折線圖可知拉伸屈服應(yīng)力沒有明顯變化趨勢。

3.3拉伸斷裂應(yīng)力分析

3.3.1拉伸斷裂應(yīng)力定義

斷裂應(yīng)力，為纖維截面積上能承受的最大拉伸力，這是各種材料通用的表示材料相對強度的指標(biāo)，一般用σ表示，標(biāo)準(zhǔn)單位為N/m（帕，Pa），但常用N/mm（兆帕，MPa）表示。是衡量纖維抵抗拉伸的能力（拉伸強度）的指標(biāo)之一。

3.3.2拉伸斷裂應(yīng)力分析

對聚丙烯產(chǎn)品拉伸斷裂應(yīng)力進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖3.

3.3.3拉伸斷裂應(yīng)力分析結(jié)論

從圖3中可以得出S1003—2019012359拉伸斷裂應(yīng)力極差為9.1MPa，s1003—2018112566拉伸斷裂應(yīng)力極差為8.6MPa，由此可見，拉伸斷裂應(yīng)力極差在儀器允許誤差范圍內(nèi)，數(shù)值比較穩(wěn)定，由數(shù)據(jù)折線圖可知拉伸斷裂應(yīng)力沒有明顯變化趨勢。

3.4拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變分析

3.4.1拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變的定義

應(yīng)變是形變除以原長，是應(yīng)力應(yīng)變曲線的橫坐標(biāo)，從0開始，是一個過程，一直到斷裂，此時對應(yīng)的應(yīng)變就是斷裂伸長率，斷裂伸長率是一個瞬時值。

3.4.2拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變分析

對聚丙烯產(chǎn)品拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖4.

3.4.3拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變分析結(jié)論

從圖4中可以得出S1003—2019012359拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變極差為202%，s1003—2018112566拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變極差為157%，由數(shù)據(jù)折線圖可知拉伸斷裂應(yīng)力沒有明顯變化趨勢，產(chǎn)品拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變性能基本穩(wěn)定。

3.5簡支梁沖擊強度分析

3.5.1簡支梁沖擊強度的定義

簡支梁沖擊強度是塑料力學(xué)性能的重要指標(biāo)之一，塑料材料沖擊強度是工程塑料機械強度設(shè)計的依據(jù)，它反映材料在高速載荷下的韌性或?qū)嗔训目箾_擊能力，因此測量簡支梁沖擊強度就有重要的意義。

3.5.2簡支梁沖擊強度分析

對聚丙烯產(chǎn)品簡支梁沖擊強度進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖5.

3.5.3簡支梁沖擊強度分析結(jié)論

從圖5中可以得出K8003—2019022154簡支梁沖擊強度極差為0.6KJ/m2，K4918—2019030513簡支梁沖擊強度極差為1.8KJ/m2，K8009—2019051641簡支梁沖擊強度極差為1.1KJ/m2。由數(shù)據(jù)折線圖可知簡支梁沖擊強度沒有明顯變化趨勢，產(chǎn)品拉簡支梁沖擊強度性能基本穩(wěn)定。[3]

3.6彎曲模量分析

3.6.1彎曲模量的定義

彎曲模量又稱撓曲模量。是彎曲應(yīng)力比上彎曲產(chǎn)生的形變。材料在彈性極限內(nèi)抵抗彎曲變形的能力。E為彎曲模量;L、b、d分別為試樣的支撐跨度、寬度和厚度;m為載荷（P）-撓度（δ）曲線上直線段的斜率，單位為N/m2或Pa。

3.6.2彎曲模量分析

對聚丙烯產(chǎn)品彎曲模量進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖6.

3.6.3彎曲模量分析結(jié)論

從圖6中可以得出K8003—2019022154彎曲模量極差為97MPa，K4918—2019030513彎曲模量極差為234MPa，K8009—2019051641彎曲模量極差為129MPa。由數(shù)據(jù)折線圖可知彎曲模量沒有明顯變化趨勢，產(chǎn)品彎曲模量性能基本穩(wěn)定。

3.7負(fù)荷熱變形分析

3.7.1負(fù)荷熱變形的定義

負(fù)荷熱變形是衡量材料耐熱性能的重要指標(biāo)之一，對聚合物施加一定的負(fù)荷，以一定的速度升溫，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的形變時對應(yīng)的量。

3.7.2負(fù)荷熱變形分析

對聚丙烯產(chǎn)品負(fù)荷熱變形進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下圖7.

3.7.3負(fù)荷熱變形分析結(jié)論

從圖7中可以得出K8003—2019022154負(fù)荷熱變形溫度極差為6.6℃，K4918—2019030513負(fù)荷熱變形溫度極差為3.4℃，K8009—2019051641負(fù)荷熱變形溫度極差為6.8℃。由數(shù)據(jù)折線圖可知負(fù)荷熱變形溫度沒有明顯變化趨勢，產(chǎn)品負(fù)荷熱變形性能基本穩(wěn)定。

3.8霧度、模塑收縮率分析

3.8.1霧度、模塑收縮率的定義

負(fù)荷熱變形是衡量材料耐熱性能的重要指標(biāo)之一，對聚合物施加一定的負(fù)荷，以一定的速度升溫，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的形變時對應(yīng)的量。

霧度（haze）是偏離入射光 2.5°角以上的透射光強占總透射光強的百分?jǐn)?shù)，霧度越大意味著薄膜光澤以及透明度尤其成像度下降。

模塑收縮率（moulding shrinkage）和模塑制品與所用模具相應(yīng)尺寸的差同模具相應(yīng)尺寸之比，用百分?jǐn)?shù)表示。

3.8.2霧度、模塑收縮率分析

對聚丙烯產(chǎn)品霧度、模塑收縮率進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下表1.

3.8.3霧度、模塑收縮率分析結(jié)論

從表1中可以得出K4918—2019030513霧度極差為0.5%，模塑收縮率Smp極差為0.17%，模塑收縮率Smn極差為0.14%。由數(shù)據(jù)折線圖可知霧度、模塑收縮率沒有明顯變化趨勢，產(chǎn)品霧度、模塑收縮性能基本穩(wěn)定。

3.9聚乙烯產(chǎn)品性能分析

3.9.1聚乙烯產(chǎn)品性能進行6個月跟蹤分析

對聚乙烯產(chǎn)品性能進行6個月跟蹤分析，具體分析數(shù)據(jù)見下表2

3.9.2聚乙烯產(chǎn)品性能分析結(jié)論

從表2中可以得出2426H—2019012670霧度極差為0.3%，拉伸斷裂應(yīng)變極差為22%，拉伸斷裂應(yīng)力極差為0.7。由數(shù)據(jù)折線圖可知霧度、拉伸斷裂應(yīng)變、拉伸斷裂應(yīng)力沒有明顯變化趨勢，產(chǎn)品霧度、拉伸斷裂應(yīng)變、拉伸斷裂應(yīng)力性能基本穩(wěn)定。[4]

4、聚烯烴產(chǎn)品性能的整體分析

根據(jù)聚烯烴產(chǎn)品性能6個月的跟蹤分析進行整體性能分析，首先，針對黃色指數(shù)進行分析，聚丙烯產(chǎn)品S1003、K8003牌號產(chǎn)品的黃色指數(shù)整體呈變大趨勢，產(chǎn)品變黃，塑料老化，而K4918、K8009黃色指數(shù)數(shù)值變化不明顯。第二，由聚丙烯產(chǎn)品的拉伸屈服應(yīng)力、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變、簡支梁沖擊強度、彎曲模量、負(fù)荷熱變形、霧度、模塑收縮率可知，從折線圖上沒有看出整體變化趨勢，數(shù)值變化幅度不大，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。第三，根據(jù)聚乙烯產(chǎn)品霧度、力學(xué)性能的數(shù)據(jù)分析可知，聚乙烯產(chǎn)品霧度、力學(xué)性能基本穩(wěn)定，沒有整體變化趨勢，滿足留樣期間產(chǎn)品復(fù)檢的要求。第四，聚乙烯產(chǎn)品的拉伸斷裂應(yīng)變呈斷崖式下降，拉伸斷裂應(yīng)力也有明顯下降，說明一年后的產(chǎn)品力學(xué)性能明顯下降，不能進行產(chǎn)品復(fù)檢。第五，聚丙烯產(chǎn)品力學(xué)性能指標(biāo)變化在允許范圍內(nèi)，力學(xué)性能比較穩(wěn)定。

綜上所述，聚丙烯產(chǎn)品黃色指數(shù)，在6個月內(nèi)隨時間變化較明顯，其它性能指標(biāo)變化不大，滿足復(fù)檢要求。聚乙烯產(chǎn)品，6個月內(nèi)各種性能變化不明顯，可滿足復(fù)檢要求。對聚乙烯產(chǎn)品進行一年后的再檢驗，力學(xué)性能變化明顯，不再滿足產(chǎn)品復(fù)檢要求。聚丙烯K4918產(chǎn)品一年后的再復(fù)檢，力學(xué)性能變化不明顯，性能比較穩(wěn)定。[5]

5、結(jié)束語

隨著我國聚烯烴生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，聚烯烴業(yè)務(wù)面臨的挑戰(zhàn)與機遇，提出應(yīng)加強產(chǎn)銷協(xié)作、工藝操作優(yōu)化、新技術(shù)應(yīng)用以及開展重要設(shè)備預(yù)知維修，以聚烯烴產(chǎn)品進口替代為核心目標(biāo)加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，強化工藝技術(shù)管理等方面工作，提高聚烯烴業(yè)務(wù)競爭力。而對聚烯烴產(chǎn)品的質(zhì)量要求就越來越高，特別是是對烯烴產(chǎn)品的黃色指數(shù)、拉伸屈服應(yīng)力、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變、彎曲模量、簡支梁沖擊強度、負(fù)荷熱變形等方面性能更是有很高要求，所以做好化驗分析工作是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。[6]

參考文獻：

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[6]王萬卷，余巧玲，劉志健，容騰，徐運祺，陳學(xué)亮，魏遠(yuǎn)芳，戴銘標(biāo)，鄧攀.基于熱機械分析法測定特種工程塑料負(fù)荷變形溫度的研究[J].塑料工業(yè).2018（11），2002：212-224.

作者簡介：劉淑媛（1985-），女，山東省濰坊市人，學(xué)士，工程師，大學(xué)畢業(yè)開始從事化工化驗分析維護管理工作，熟悉各類化工化驗分析維護方法，現(xiàn)在神華榆林能源化工有限公司從事化驗分析工作。