聚烯烴產品性能隨時間變化的分析

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：針對聚烯烴產品的各項性能進行了分析實驗，從聚烯烴產品的黃色指數、拉伸屈服應力、拉伸斷裂應力、拉伸斷裂標稱應變、彎曲模量、簡支梁沖擊強度、負荷熱變形等方面性能進行詳細數據分析，根據為期6個月的聚烯烴產品數據對比跟蹤分析，得出了最終的研究結論，歸納出產品性能變化規律，有利于新產品的開發及材料用量的選擇。

關鍵詞：聚烯烴;黃色指數;力學性能;數據對比;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，國內聚烯烴產品種類繁多，聚烯烴產品的性能也非常不穩定，面對激烈的市場現狀，經常會出現客戶投訴產品性能的情況，從產品產出到客戶應用，可能需要數月時間，此時重新檢測，客戶往往對試驗數據有質疑。同時對質量投訴后，樣品重新復檢，是否能能夠保證數據有可追溯性有參考意義。因此，通過對聚烯烴產品進行6個月的跟蹤分析，總結聚烯烴產品性能變化趨勢，有利于保證重復測定的有效性和準確性。同時，通過對產品性能的跟蹤分析，歸納出產品性能變化規律，有利于新產品的開發及材料用量的選擇。[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。

試樣應色澤均勻，質地均勻，內部無氣泡，制備的樣條應無扭曲，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負荷熱變形分析

標準試樣以平放（優選的）或側立方式承受三點彎曲恒定個月負荷，使其產生GB/T1634相關部分規定的其中一種彎曲應力。在勻速升溫條件下，測量達到與規定的彎曲應變增量相對應的標準撓度時的溫度。實驗取三種樣品，分別在6個月內的分析，實驗2次取平均值。

2.3.2力學性能

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

3、聚烯烴產品的分析與結論

3.1黃色指數分析

3.1.1黃色指數定義

黃色指數是指高分子材料偏離白色的程度，或發黃的程度。在標準光源下氧化鎂標準白板作基準，從試樣對紅、綠、藍三色光的反射率（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為在標準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。黃色指數可用來控制某些產品質量或老化程度。[1]

3.1.2黃色指數數據分析

對聚丙烯產品黃色指數進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖1.

3.1.3黃色指數數據分析結論

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

3.2拉伸屈服應力分析

3.2.1拉伸屈服應力定義

在材料拉伸或壓縮過程中，當應力達到一定值時，應力有微小的增加，而應變卻急劇增長的現象，稱為屈服。使材料發生屈服時的正應力就是材料的屈服應力。[2]

3.2.2拉伸屈服應力分析

對聚丙烯產品拉伸屈服應力進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖2.

3.2.3拉伸屈服應力分析結論

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

3.3拉伸斷裂應力分析

3.3.1拉伸斷裂應力定義

斷裂應力，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，一般用σ表示，標準單位為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）的指標之一。

3.3.2拉伸斷裂應力分析

對聚丙烯產品拉伸斷裂應力進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖3.

3.3.3拉伸斷裂應力分析結論

從圖3中可以得出S1003—2019012359拉伸斷裂應力極差為9.1MPa，s1003—2018112566拉伸斷裂應力極差為8.6MPa，由此可見，拉伸斷裂應力極差在儀器允許誤差范圍內，數值比較穩定，由數據折線圖可知拉伸斷裂應力沒有明顯變化趨勢。

3.4拉伸斷裂標稱應變分析

3.4.1拉伸斷裂標稱應變的定義

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

3.4.2拉伸斷裂標稱應變分析

對聚丙烯產品拉伸斷裂標稱應變進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖4.

3.4.3拉伸斷裂標稱應變分析結論

從圖4中可以得出S1003—2019012359拉伸斷裂標稱應變極差為202%，s1003—2018112566拉伸斷裂標稱應變極差為157%，由數據折線圖可知拉伸斷裂應力沒有明顯變化趨勢，產品拉伸斷裂標稱應變性能基本穩定。

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性能的重要指標之一，塑料材料沖擊強度是工程塑料機械強度設計的依據，它反映材料在高速載荷下的韌性或對斷裂的抗沖擊能力，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

對聚丙烯產品簡支梁沖擊強度進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖5.

3.5.3簡支梁沖擊強度分析結論

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。由數據折線圖可知簡支梁沖擊強度沒有明顯變化趨勢，產品拉簡支梁沖擊強度性能基本穩定。[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。是彎曲應力比上彎曲產生的形變。材料在彈性極限內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

對聚丙烯產品彎曲模量進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖6.

3.6.3彎曲模量分析結論

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。由數據折線圖可知彎曲模量沒有明顯變化趨勢，產品彎曲模量性能基本穩定。

3.7負荷熱變形分析

3.7.1負荷熱變形的定義

負荷熱變形是衡量材料耐熱性能的重要指標之一，對聚合物施加一定的負荷，以一定的速度升溫，當達到規定的形變時對應的量。

3.7.2負荷熱變形分析

對聚丙烯產品負荷熱變形進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下圖7.

3.7.3負荷熱變形分析結論

從圖7中可以得出K8003—2019022154負荷熱變形溫度極差為6.6℃，K4918—2019030513負荷熱變形溫度極差為3.4℃，K8009—2019051641負荷熱變形溫度極差為6.8℃。由數據折線圖可知負荷熱變形溫度沒有明顯變化趨勢，產品負荷熱變形性能基本穩定。

3.8霧度、模塑收縮率分析

3.8.1霧度、模塑收縮率的定義

負荷熱變形是衡量材料耐熱性能的重要指標之一，對聚合物施加一定的負荷，以一定的速度升溫，當達到規定的形變時對應的量。

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數，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尺寸的差同模具相應尺寸之比，用百分數表示。

3.8.2霧度、模塑收縮率分析

對聚丙烯產品霧度、模塑收縮率進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下表1.

3.8.3霧度、模塑收縮率分析結論

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%。由數據折線圖可知霧度、模塑收縮率沒有明顯變化趨勢，產品霧度、模塑收縮性能基本穩定。

3.9聚乙烯產品性能分析

3.9.1聚乙烯產品性能進行6個月跟蹤分析

對聚乙烯產品性能進行6個月跟蹤分析，具體分析數據見下表2

3.9.2聚乙烯產品性能分析結論

從表2中可以得出2426H—2019012670霧度極差為0.3%，拉伸斷裂應變極差為22%，拉伸斷裂應力極差為0.7。由數據折線圖可知霧度、拉伸斷裂應變、拉伸斷裂應力沒有明顯變化趨勢，產品霧度、拉伸斷裂應變、拉伸斷裂應力性能基本穩定。[4]

4、聚烯烴產品性能的整體分析

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

綜上所述，聚丙烯產品黃色指數，在6個月內隨時間變化較明顯，其它性能指標變化不大，滿足復檢要求。聚乙烯產品，6個月內各種性能變化不明顯，可滿足復檢要求。對聚乙烯產品進行一年后的再檢驗，力學性能變化明顯，不再滿足產品復檢要求。聚丙烯K4918產品一年后的再復檢，力學性能變化不明顯，性能比較穩定。[5]

5、結束語

隨著我國聚烯烴生產技術不斷發展，聚烯烴業務面臨的挑戰與機遇，提出應加強產銷協作、工藝操作優化、新技術應用以及開展重要設備預知維修，以聚烯烴產品進口替代為核心目標加大產品結構調整力度，強化工藝技術管理等方面工作，提高聚烯烴業務競爭力。而對聚烯烴產品的質量要求就越來越高，特別是是對烯烴產品的黃色指數、拉伸屈服應力、拉伸斷裂應力、拉伸斷裂標稱應變、彎曲模量、簡支梁沖擊強度、負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品質量的保證。[6]

參考文獻：

[1]顧惠新，徐文國.聚丙烯產品黃色指數測定的影響因素[J].蘭州石化職業技術學院學報.2007（04）：64-68.

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[3]董躍，胡益林，劉俊龍.淺析簡支梁沖擊強度的影響因素[J].聚氯乙烯.2007（06）：24-25.

[4]高家武.高分子材料近代測試技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，1994：93-114.

[5]洪定一.聚丙烯——原理、工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2002：614-616。

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

作者簡介：劉淑媛（1985-），女，山東省濰坊市人，學士，工程師，大學畢業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，現在神華榆林能源化工有限公司從事化驗分析工作。