塑料薄阻定仪

在塑料包装材料中，各种塑料薄膜、复合塑料薄膜具有不同的物理、机械、耐热以及卫生性能。人们根据包装的不同需要，选择合适的材料来使用。如何评价包装材料的性能呢？国内外测试方法有很多。我们应优先选择那些科学、简便、测量误差小的方法。优先选择ISO国际标准、国际先进组织标准，如ASTM、TAPPI等和我国国家标准、行业标准，如BB／T标准、QB／T标准、HB／T标准等等。 笔者在从事检验工作中，使用过一些检测方法，下面向大家简单介绍一下。 GBT 2918-1998 塑料试样状态调节和试验的标准环境规格、外观 　　塑料薄膜作为包装材料，它的尺寸规格要满足内装物的需要。有些薄膜的外观与货架效果紧密相连，外观有问题直接影响商品销售。而厚度又是影响机械性能、阻隔性的因素之一，需要在质量和成本上找到最优化的指标。因此这些指标就会在每个产品标准的要求中作出规定，相应的要求检测方法一般有： 1.厚度测定 　　GB／T6672－2001《塑料薄膜和薄片厚度测定 机械测量法》该非等效采用ISO4593：1993《塑料－薄膜和薄片－厚度测定－机械测量法》。适用于薄膜和薄片的厚度的测定，是采用机械法测量即接触法，测量结果是指材料在两个测量平面间测得的结果。测量面对试样施加的负荷应在0.5N～1.0N之间。该方法不适用于压花材料的测试。 2.长度、宽度 　　GB／T 6673－2001《塑料 薄膜与片材长度和宽度的测定》非等效采用国际标准ISO 4592：1992《塑料－薄膜和薄片－长度和宽度的测定》。该标准规定了卷材和片材的长度和宽度的基准测量方法。 　　塑料材料的尺寸受环境温度的影响较大，解卷时的操作拉力也会造成材料的尺寸变化。测量器具的精度不同，也会造成测量结果的差异。因此在测量中必须注意每个细节，以求测量的结果接近真值。 　　标准中规定了卷材在测量前应先将卷材以最小的拉力打开，以不超过5m的长度层层相叠不超过20层作为被测试样，并在这种状态下保持一定的时间，待尺寸稳定后在进行测量。 3.外观 　　塑料薄膜的外观检验一般采取在自然光下目测。外观缺陷在GB／T 2035 《塑料术语及其定义》中有所规定。缺陷的大小一般需用通用的量具，如钢板尺、游标卡尺等等进行测量。 物理机械性能 1.塑料力学性能——拉伸性能 　　塑料的拉伸性能试验包括拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等试验。 　　塑料拉伸性能试验的方法国家标准有几个，适用于不同的塑料拉伸性能试验。 　　GB／T 1040－1992 《塑料拉伸性能试验方法》一般适用于热塑性、热固性材料，这些材料包括填充和纤维增强的塑料材料以及塑料制品。适用于厚度大于1mm的材料。 　　GB／T13022－1991《塑料 薄膜拉伸性能试验方法》是等效采用国际标准ISO1184－1983《塑料 薄膜拉伸性能的测定》。适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的片材，该方法不适用于增强薄膜、微孔片材、微孔膜的拉伸性能测试。　　以上两个标准中分别规定了几种不同形状的试样，和拉伸速度，可根据不同产品情况进行选择。如伸长率较大的材料，不宜采用太宽的试样；硬质材料和半硬质材料可选择较低的速度进行拉伸试验，软质材料选用较高的速度进行拉伸试验等等。 2.撕裂性能 　　撕裂性能一般用来考核塑料薄膜和薄片及其它类似塑料材料抗撕裂的性能。 　　GB／T 16578－1996《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能试验方法 裤形撕裂法》是等效采用国际标准ISO 6383－1：1983《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能的测定 第1部分；裤形撕裂法》适用于厚度在1mm以下软质薄膜或片材。试验方法是将长方形试样在中间预先切开一定长度的切口，像一条裤子。故名裤形撕裂法。然后在恒定的撕裂速度下，使裂纹沿切口撕裂下去所需的力。使用仪器同拉伸试验仪中的非摆锤式的试验机。 　　QB／T1130－1991《塑料直角撕裂性能试验方法》适用于薄膜、薄片及其它类似的塑料材料。试验方法是将试样裁成带有900直角口的试样，将试样夹在拉伸试验机的夹具上，试样的受力方法与试样方向垂直。用一定速度进行拉伸，试验结果以撕裂过程中的最大力值作为直角撕裂负荷。试样如果太薄，可采用多片试样叠合起来进行试验。但是，单片和叠合试样的结果不可比较。叠合试样不适用于泡沫塑料片。 　　GB／T11999－1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法 埃莱门多夫法》是等效采用国际标准ISO 6383／2－1983《塑料薄膜和薄片耐撕裂性的测定――第二部分：埃莱门多夫法》适用于软塑料薄膜、复合薄膜、薄片，不适用于聚氯乙烯、尼龙等较硬的材料。原理是使具有规定切口的试样承受规定大小摆锤贮存的能量所产生的撕裂力，以撕裂试样所消耗的能量计算试样的耐撕裂性。 3.摩擦系数 　　静摩擦系数是指两接触表面在相对移动开始时的最大阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。 　　动摩擦系数是指两接触表面以一定速度相对移动时的阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。 　　试验是由水平试验台、滑块、测力系统和使水平试验台上两试验表面相对移动的驱动机构等组成。 　　试验通过是将两试验表面平放在一起，在一定的接触压力下，使两表面相对移动，测得试样开始相对移动时的力和匀速移动时的力。通过计算得出试样的摩擦系数。 　　静（动）摩擦系数＝目前常用的方法标准为GB／T10006－1988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定法》它非等效采用国际标准ISO 8295－1986《塑料－薄膜和薄片－摩擦系数的测定》。 4.热合强度 　　塑料薄膜作为包装材料，常常用热合的方法将被包装物封装在内，是否达到良好的密封，热合的质量很重要，目前试验室常用的仪器设备是“热梯度仪”是一台可设定不同温度、压力、时间的热合试验设备，它可用于试验某种材料在某种条件下封合的最佳效果，封合质量可用QB／T 2358－1998 《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》是常用的方法标准。本标准适用于各种塑料薄膜包装袋的热合强度测定。 　　试验是将条形试样的两端夹在拉力试验的两个夹具上，进行拉伸，破坏试样封合部位的最大力值，就是热合的力值，结果一定以单位长度的试样所用的力值来表示，即热合强度。所用的力用N／m来表示。 *]:bP&{i9 5.剥离力 　　复合薄膜是用干复式或共挤式将不同单膜复合在一起，复合的好环直接影响着复合膜的强度，阻隔性及今后的使用寿命。所以在选用包装材料前测试复合层的剥离力很重要。 　　GB／T8808－1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》是将预先剥开起头的被测膜的预分离层的两端夹在拉力试验机上，测试剥开材料层间时所需的力。 6.抗冲击性能 　　GB／T8809－1988《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》适用于各种塑料薄膜抗摆锤冲击试验。试验是测量半圆形摆锤冲击在一定速度下冲击穿过塑料膜所消耗的能量。 　　GB／T9639－1988《塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法 自由落标法》适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的薄片。试验是在给定的自由落标冲击下，测定50％塑料薄膜和薄片试样破损时的能量。以冲击破损质量表示。

聚氨酯泡沫塑料的阻燃聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大，未经阻燃处理的聚氨酯是可燃物，遇火会燃烧并分解，产生大量有毒烟雾，特别是聚氨酯软泡开孔率较高，可燃成分较多，燃烧是由于较高的空气流通性供给氧气，且不易自熄，给灭火带来困难。1. 阻燃原理一般，通过添加阻燃剂提高泡沫塑料的阻燃性，以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄。也可采用含阻燃元素的多元醇（即反应型阻燃剂）为泡沫原料。阻燃剂必须具有以下一种或数种功能：能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质；能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质；可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。在聚氨酯泡沫塑料中，含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的炭化物，泡沫体中磷（P）含量达1.5%左右时即可获得较佳的阻燃效果。含卤素阻燃剂主要在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]中发挥作用，卤素是泡沫塑料燃烧反应的链终止剂，在塑料燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。据有关资料，为使泡沫获得较满意的阻燃性能，茂密体中溴（Br）质量分数应达12% -14%，或氯（cl）质量分数达18% ～ 20%。当磷- 卤联用时，由于存在一定的协同效应，故0. 5%P +（4% - 5%）Br 或1%P +（8% - 12%）CI 即可使聚氨酯泡沫具有自熄性。典型的磷- 氮阻燃体系可有聚磷酸铵和三聚氰胺等组成，在泡沫受热初期，阻燃剂分解产生磷酸等，它与多羟基化合物形成具有阻燃作用的磷酸酯并释放水蒸气：在高温下泡沫中的阻燃剂气化产生不燃性气体，使熔融的泡沫炭化形成疏松的多孔性阻燃层。氢氧化铝中含有大量的结晶水（质量分数可高达34%），结晶水在泡沫塑料生产过程中很稳定，但在泡沫塑料燃烧温度时将快速分解，吸收燃烧热，并在火源和泡沫间形成不燃性的屏障，从而起到阻燃作用。同时，它也是一种烟气抑制剂。2. 添加阻燃剂制备阻燃泡沫塑料人们发现，含磷、氮、卤素、锑、铝，硼等元素的塑料制品具有较好的阻燃性能，一般可通过在制备聚氨酯泡沫塑料时在发泡配方中添加阻燃剂，使聚氨酯泡沫塑料具有一定的阻燃性能。选择阻燃剂，除了要考虑它对制品的阻燃效果（包括长期阻燃效果、遇火时的烟雾性等），还需考虑加入阻燃剂对发泡工艺的影响，以及对制品物性的影响。2.1 添加液态有机阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料中应用最早而且成本经济的品种是TCEP。它容易迁移和挥发，阻燃持久性较差。为了减少挥发损失，可选用多氯化（多）磷酸酯和高分子量的齐聚磷酸酯。如三（二氯丙基）磷酸酯和卤代双磷酸酯。在硬泡配方中加入20%以内的三（2，3—二氯丙基）磷酸酯，可使硬泡的氧指数达26：添加15%该阻燃剂可使软泡的阻燃性能达到UL94HF - 1 或ASTMDl692阻燃要求。卤代双磷酸酯是聚氨酯泡沫塑料常用的液态低挥发阻燃剂，耐水解性和热稳定性较好，尤其适用于聚胺酯软泡的阻燃。典型的产品有：四（2 - 氯乙基）二亚乙基醚二磷酸酯，含磷12%，氯27%；四（2 - 氯乙基）亚乙基二磷酸酯，含磷13%、氯30. 5%。其他产品如3 - 亚丙基二磷酸酯、四（1，3 - 二氯- 2 - 丙基）—亚乙基二磷酸酯、2 - 亚乙基二磷酸酯，在聚氨酯泡沫特别是在软泡中具有良好的阻燃效果。相对于100 份聚醚多元醇，在配方中加入12 份上述阻燃剂中的一种，可使软泡的氧指数大于23，软泡的燃烧速率降低到原来的50%以下，可使软泡自熄；添加量为20%时，水平燃烧速率下降64%。阻燃剂用量15 ～ 10 份时，氧指数可达25。甲基磷酸二甲酯是一种不含卤素的高磷液态阻燃剂，磷元素的质量分数高达25%，因此用量小，软泡种添加5% - 10%的DMMP，可达到离火自熄的效果。在硬泡加入5%的DMMP，相当于加入14%TCEP 火加入18%磷酸三（2，3 - 氯丙基）酯所达到氧指数24. 5 的相似阻燃效果。加阻燃剂延缓了泡沫的热分解，使得起始分解温度提高。在一定程度内，泡沫中阻燃剂含量越高，则阻燃性越高。阻燃剂对制品的某些物性有不良影响，所以一般应在保证泡沫物性的前提下，尽可能少地使用阻燃剂而达到阻燃效果。液态添加型阻燃剂的加入对发泡工艺的影响不大，但由于阻燃剂的增塑作用，将使得泡沫的硬度降低；并且阻燃剂添加量多时会明显延缓发泡时间。卤代磷酸酯类阻燃剂虽然与多元醇等原料有良好的混溶型，常温下为液态，但泡沫燃烧时，阻燃剂也分解，产生大量烟雾和腐蚀刺激性气体，因此国内外近年来关注无卤阻燃剂，包括含磷、氮元素的阻燃剂及无机阻燃剂。2.2 添加固态阻燃剂固态阻燃剂添加到液态原料中容易沉淀，一般在发泡前或发泡时加入。在组合聚醚中加入固态阻燃剂后一般需不停搅拌，以使料液均匀。固态阻燃剂会使物料粘度增加，降低了泡沫物料的流动性，添加无机阻燃填料对泡沫性能有一定的负面影响。颗粒越细越有利于阻燃性能的发挥，并且减轻对泡沫物性的不利影响。三聚氰胺是一种用于模塑聚氨酯泡沫的固体阻燃剂，主要通过分解吸热发挥阻燃效果。三聚氰胺研成微细颗粒，加入到聚醚多元醇中，进行发泡，它多用于软泡的阻燃。2.3 固态和液态阻燃剂复合使用固态阻燃剂使物料粘度加大，而液态阻燃剂降低料液粘度，它们可结合使用，不仅具有协同效应，而且可调节反应物料的粘度，得到高阻燃的聚氨酯泡沫塑料。天津消防科学研究所采用高用量固态阻燃剂与液态阻燃剂相结合的方法，研制出难燃、低烟硬质聚氨酯泡沫塑料，泡沫的阻燃性能高，氧指数可达30 以上，甚至50，可以通过建材GB8624 难燃B1 级试验；烟密度小，发烟速度低，比一般阻燃产品降低了数倍；耐火隔热性能优良。由于采用了大量粉末阻燃填料，不适合于喷涂、连续化生产，但可机械混合灌注成型。2.4 阻燃剂复合使用时的协同作用不同的阻燃元素，不同的阻燃剂复配使用，会产生良好的协同效应。如磷化物与含氮化物等一起使用，有显著的协效作用。磷、卤阻燃剂共同使用时，阻燃效果更佳。固体阻燃剂三氧化锑粉末与卤化物配合使用才能发挥较好的阻燃效果。有研究表明，采用粉碎并经表面处理的三聚氰胺分散于聚醚多元醇中，并添加含溴、氯和磷的复合阻燃剂T201，泡沫物性没受阻燃剂影响，可制得泡沫氧指数达26 的阻燃聚氨酯软泡，达到汽车座椅所要求得阻燃性能。但不是所有的不同类型的阻燃剂都产生协同效应。据报道，在通常情况下，含卤代磷酸酯不与锑化合物产生协同阻燃效应。其原因可能是当被阻燃的材料受热时，所含得卤代磷酸酯与锑化合物作用生成不挥发的磷酸锑，从而阻碍锑化合物进入[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]发挥阻燃作用所致。3. 结束语在对聚氨酯泡沫塑料进行阻燃时，不仅需尽可能减少阻燃处理对发泡工艺和泡沫性能的不利影响，还必须注意环保，采用高效、低卤或无卤阻燃剂。聚氨酯泡沫塑料用于许多领域，作为一种日常生活中接触到的材料，国内外对聚氨酯泡沫塑料的阻燃越来越重视，在许多应用领域都有严格的阻燃要求。对阻燃问题不重视，就会给使用这种泡沫塑料的场所带来了火灾隐患。

关于四溴双酚A 　　四溴双酚A是用量最大的溴系阻燃剂之一，当前有超过90%的印刷电路板是采用四溴双酚A制得的环氧树脂来实现UL94V-0阻燃级的(FR-4板)。RoHS指令颁布后，业内很多专家曾肯定四溴双酚A在印刷电路板中的使用安全性。目前，只有3%-5%的四溴双酚A的替代物用于FR4板。当然，人们正在扩大已有替代物的应用，并正在开发新的替代物。最近，由美国环保局牵头组织了一个合作研究项目，进行电子业中现用阻燃剂及其替代物的选择与评估研究，其目的是确定和评估FR-4板现用商业阻燃剂对人类健康、安全及环境的影响，其研究的范围将包括产品的整个生命周期，包括废弃产品焚烧发生的问题。涉及的阻燃剂既有卤系阻燃剂，也有无卤阻燃剂。此项研究拟于2006年1-4月完成前期准备，于2006年5月正式启动，2007年6月完成，届时将向公众公布研究报告，阐述研究结果，估计这有可能将影响四溴双酚A的应用前景。　　 表1欧盟已进行或正在进行危害性评估的含卤阻燃剂 阻燃剂 负责评估的国家 四溴双酚A(TBBPA) 英国(优先评估) 三(β-氯乙基)磷酸酯(TCEP) 德国(优先评估) 十溴二苯醚(DBDPE) 英国、法国(优先评估) 三氧化二锑(ATO) 瑞典(优先评估) 氯化锌(ZC) 荷兰(优先评估) 三(β-氯异丙基)磷酸酯(TCPP) 英国、爱尔兰(优先评估) 三(β,β’-二氯异丙基)磷酸酯(TDCP) 英国、爱尔兰(优先评估) 四溴双酚A双(2,3-二溴丙基)醚(TBBPA-BDBPE) 荷兰(国内评估) 六溴环十二烷(HBCD) 瑞典(国内评估) 五溴二苯醚(PeBDPE) 英国、法国(优先评估) 八溴二苯醚(OBDPE) 英国、法国(优先评估) 2,2-双(氯甲基)三亚甲基双(二(β-氯乙基))磷酸酯 英国、爱尔兰(优先评估) 长链氯化石蜡(LCCP) 英国(国内评估) 短链氯化石蜡(SCCP) 英国(优先评估) 中链氯化石蜡(MCCP) 英国(优先评估) 　　RoHS指令对阻燃塑料的影响 　　RoHS指令颁布后，可以说全球(特别是西欧)的阻燃剂及阻燃塑料正处于全面的结构调整阶段，以使之同时满足阻燃及环保两方面的要求。　　阻燃塑料无卤化进程加快 　　在2001年欧洲电子电气行业所用的450kt阻燃塑料中，有264kt(占59%)是无卤的，只有186kt(占41%)是有卤的。另外，2003年，欧洲电子电气行业所用阻燃聚酰胺(不含玻纤)的无卤比例已达到52%(有卤者48%)，即使对阻燃玻纤增强聚酰胺，无卤产品也已占到24%。还有，全球无卤阻燃聚丙烯的比例，估计也达到了25%-30%。　　无卤阻燃塑料的研发加强 　　德国巴斯夫公司最近研发了一种玻纤增强的无卤阻燃PBT(B4400)，该材料1.6mm厚时可达到UL94V-0级，1mm厚时可通过960℃热丝试验及欧洲新采用的775℃热丝点燃试验。这种阻燃PBT采用的阻燃剂是尚未公开的磷-氮系统，不含红磷，具有很好的热稳定性及耐光性。另外，德国的斯曼公司也研制出了无卤和无红磷的阻燃PBT及PA6，前者在1.6mm时，后者在0.75mm时均达到UL94V-0级。这种阻燃PBT及PA将很快商品化。还有，目前不少生产商，如美国杜邦公司、Ticona公司及意大利Radici公司，也都在积极研究开发与上述产品类似的无卤UL94V-0级的PBT。但无卤阻燃的UL94V-0级的高抗冲聚苯乙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)的研发仍然是一个技术挑战。　　无卤阻燃塑料的另一个新的发展是在无卤阻燃聚烯烃电缆料中采用纳米层状硅酸盐，以改善材料的阻燃性和降低无机阻燃剂的用量。如在以氢氧化铝阻燃的乙烯-乙酸乙烯酯电缆料中加入5%以下的纳米层状硅酸盐，电缆料中氢氧化铝的含量(质量分数)可由原来的65%降至45%，而材料释热速率峰值仍保持不变，且加工性、成炭性、耐光性和生烟性均有改善。