【概述】
中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) (简称CSTM)标准委员会在2020年4月14日发布了团体标准T/CSTM 00031-2020《热塑性弹性体 熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定》,并于2020年7月14日正式实施。本文是针对标准内容进行解读。
【标准制定背景】
热塑性弹性体属于橡胶的一种,广泛应用于汽车、电子电器、建筑、医疗等领域。在该标准发布实施之前,国内外均无热塑性弹性体熔体流动速率的测定方法,行业内不得不采用塑料的方法来对热塑性弹性体进行试验。然而,由于塑料与热塑性弹性体的结构存在差异,塑料的试验方法不能完全适用于热塑性弹性体材料。熔体流动速率测定结果波动较大,实验室间的差异较大。
【目的和意义】
本团体标准的制定,是对热塑性弹性体材料新需求做出了快速的响应,有效地推动新技术成果转化和应用。本标准解决了当下市场上热塑性弹性体材料流动性能测定方法标准的缺失问题,促进行业健康可持续发展;满足了热塑性弹性体行业新技术、新需求的发展要求。此外,本标准涉及《重点材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》中的“先进化工材料——特种橡胶及其他高分子材料”范畴,也符合了国家标准的定位。
【标准介绍】
本标准归属于试验方法,适用于烯烃类热塑性弹性体(POE)、苯乙烯类热塑性弹性体(TPE-S)、热塑性弹性体(TPU)、动态硫化型热塑性弹性体(TPV)。本标准规定了两种测定热塑性弹性体熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动速率(MVR)的方法,方法A是质量法,方法B是体积法。
(1)本标准规定了材料的试验条件:
a) 烯烃类热塑性弹性体(POE):温度190 ℃,负荷2.16 kg;
b) 苯乙烯类热塑性弹性体(TPE-S):温度190 ℃,负荷5 kg;
c) 热塑性弹性体(TPU):温度可选190 ℃、200 ℃、210 ℃,负荷5 kg;
d) 动态硫化型热塑性弹性体(TPV):温度230 ℃,负荷5 kg或10 kg;
(2)本标准规定了质量法、体积法的试验参数:
表1 质量法试验参数
MFR (g/10 min) |
料筒中样品质量 g |
挤出物切割时间间隔 s |
>0.1,≤5 |
3~4 |
10 |
>5 |
3~5 |
5 |
表2 体积法试验参数
MVR (cm3/10 min) |
活塞最小位移 mm |
>0.1,≤0.15 |
0.5 |
>0.15,≤0.4 |
1 |
>0.4,≤1 |
2 |
>1,≤20 |
5 |
>20 |
10 |
(3)规定了方法A-质量法、方法B-体积法的测量
(4)规定了全口模、半口模的结果表示:用三位有效数字表示,小数点后最多保留两位小数,记录试验温度和使用的负荷。
【标准特点】
(1)本标准规定了材料的试验条件:适用于烯烃类热塑性弹性体(POE)、苯乙烯类热塑性弹性体(TPE-S)、热塑性弹性体(TPU)、动态硫化型热塑性弹性体(TPV)。
(2)针对热塑性弹性体的特点,创新性的提出时间与位移双条件的测试方法:从预热开始累积时间达到6min,或6min内活塞杆下参照线到达料筒顶面时开始切料(先达到者为先)。连续切割(最好是3个)无肉眼可见气泡的样条,当活塞杆的上标线达到料筒顶面时停止切料。冷却后,将保留下来的样条逐一称量,精确到1mg,计算它们的平均质量。如果单个称量值中的最大值和最小值之差超过平均值的20%,则舍弃该组数据,并用新样品重新试验。
这与传统的塑料试验方法(以位移为起始条件)相比,时间控制条件的加入,解决了热塑性弹性体长时间受热降解导致熔体流动速率差异较大的问题。
【标准应用】
本团体标准发布实施后,由于该标准起草单位及使用单位积极推介,许多热塑性弹性体材料生产商、下游用户及科研院校等逐步接受并使用了该标准。通过与科研院校间开展的研究分析来看,本标准规定的试验方法过程操作简单、测试数据稳定,重复性好,有利于热塑性弹性体的质量控制,提高热塑性弹性体产品加工稳定性。
【标准制定单位构成】
山东道恩高分子材料股份有限公司、北京化工大学、海南大学、上海大众汽车有限公司、陶氏化学(中国)有限公司。