YY/T0815—2010

YY/T0815—2010

ICS11.040.40

中華人民共和國

藥行業(yè)標準

YY/T0815—2010

差示掃描量熱法測定超高分子量聚乙婦

熔化焓、結晶度和熔點

Standardtestmethodformeasurementofenthalpyoffusiontpercent

crystallinity,andmeltingpointofultra-high-molecularweightpolyethyleneby

meansofdifferentialscanningcalorimetry

2010-12-27發(fā)布

2012-06-01實施

國家食品藥品監(jiān)督管理局 發(fā)布

本標準按照GB/T1.1一2009給出的規(guī)則起草。

本標準使用重新起草法參考ASTMF2625-2007(差示掃描景熱法測定超髙分子ft聚乙烯熔化熔、結晶度和熔點》編制。

本標準與ASTMF2625—2007的技術性差異如下：

——刪除了第15章“關鍵詞”；

—將附錄XI改為附錄A,內(nèi)容不變.

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利.本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任.本標準由全國外科植入物和矯形器械標準化技術委員會材料及骨科植入物分技術委員會(SAC/TC110/SC1)歸口.

本標準起草單位：國家食品藥品監(jiān)督管理局天津醫(yī)療器械質i監(jiān)督檢驗中心.

本標準主要起草人：馬春寶、姜熙、齊寶芬.

YY/T0815—2010

1

YY/T0815—2010

1

差示掃描量熱法測定超高分子量聚乙烯

熔化焓、結晶度和熔點

1范圍

本標準描述了超髙分子量聚乙烯(UHMWPE)熔化焓和熔點的測定方法，以及結晶度的計算方法。本方法可用于粉料、固化成型后的材料、成品或使用過的UHMWPE。本方法也可用于經(jīng)輻射的或化學交聯(lián)的UHMWPE的熔化焓、熔點和結晶度的測定。

本方法不針對具體應用指定結晶度范圍或熔點。

以國際單位表示的數(shù)值為標準數(shù)值。括號內(nèi)的數(shù)值僅供參考.

本標準并非試圖對所涉及到的所有安全問題進行闡述，即便是那些與其使用有關的安全問題.確立適當?shù)陌踩安僮饕?guī)范，以及在應用前明確管理限制的適用性，是本標準用戶自身的責任。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件.

ASTMD3418差示掃描量熱法測定聚合物轉變溫度(Testmethodfortransitiontemperaturesofpolymersbydifferentialscanningcalorimetry)

ASTME793差示掃描景熱法測定熔化焙和結晶度(Testmethodforenthalpiesoffusionandcrystallizationbydifferentialscanningcalorimetry)

ASTME967差示掃描最熱儀和差熱分析儀的溫度校準方法(Testmethodfortemperaturecalibrationofdifferentialscanningcalorimetersanddifferentialthermalanalyzers)

ASTME968差示掃描量熱儀的熱流校準操作規(guī)程(Practiceforheatflowcalibrationofdifferentialscanningcalorimeters)

ASTME1953熱分析儀和流變儀的操作規(guī)程(Practicefordescriptionofthermalanalysisandrheologyapparatus)3符號和定義

下列符號和定義適用于本文件。

3.1

AHf

結晶度為100%材料的理論熔化焓(J/g).3.2

AH.

測試樣品的質量歸一化熔化焓(J/g).

熔化吸熱的熔點CC)。

YY/T0815—2010

3.4

To

熔化吸熱的起始溫度（C）?

3.5

材料的結晶度(％〉。

4測試方法槪要

此方法先將一種已知質量的UHMWPE放入樣品盤，然后以一恒定的升溫速率加熱，同時測定樣

品盤和空白對照盤的熱流，熔化吸熱的面積，表示熔化焓，用樣品質量進行歸一化處理。然后，用

100%結晶聚乙烯的理論熔化焓將上述數(shù)值進行歸一化處理，從而測定樣品的結晶度百分數(shù)。

5意義和應用5.1UHMWPE的結晶度影響其機械性能，如鋦變性和剛性。結晶度的計算依i絕于用于測定熔化焓的積分范圍以及用于計算未知樣品結晶度百分數(shù)的100%結晶聚乙烯的理論熔化焓。差示掃描量熱法是一種精確測定熔化焓和熔化溫度的有效方法.

5.2本方法可用于過程控制和研究.

6干擾因素

1如要進行大批量測試，從部件表面獲取典型樣品時需小心，因為機加工會影響UHMWPE的晶體結構。

6.2測定熔化吸熱面積的積分范圍和加熱速率都會影響測定結果.因此，為確保不同實驗室間的測定

結果具有可比性，應采用相同積分范圍和測試條件.

6.3樣品不能過厚，否則會導致樣品中產(chǎn)生溫度梯度，造成結果誤差.一般建議樣品厚度不超過2mm.

7儀器

1差示掃描S熱儀(DSC),符合ASTMD3418和ASTME1953。

7.2鋁制DSC樣品盤，可壓蓋。最好是帶通氣孔的盤。樣品和對照品應使用同--種樣品盤.7.3分析天平，精確到士0.01mg.

注：按照ASTME793,當使用精度為0.01mg的分析天平時，聚乙烯熔化焓的性標準偏羞是1.2%.

8取樣、測試樣品和測試單元8.1UHMWPE樣品可以是粉料、薄片、薄膜或粒料。

8.2如果從大片聚乙烯t切取樣品，建議使用干凈的鋒利刀片或其他類似工具切薄片即可.不應使用能產(chǎn)生熔化UHMWPE所需熱量的工具來切取樣品.也可采用中心鉆或打孔器在UHMWPE薄膜上切取樣品，

8.3樣品應平整，確保與樣品盤有良好的熱傳導。

YY/T0815—2010

4

8.4建議每個測試位置至少取3個樣品進行測定。注：樣品中要逬行DSC分析的位賈定義為“測試位置”.

9儀器的準備

在所有測試過程中，用干燥氮氣、氬氣或氦氣，以恒定流速吹掃DSC測定室。整個校準和測試過程應使用相同氣體和相同吹掃速率。建議采用10mL/min?50mL/min的吹掃速率.

10校準和標準化

根據(jù)ASTME967和ASTME968分別校準DSC的溫度和熱流信號。一般而言，用純銦作對照品。記錄對照品的熔化吸熱起始溫度和熔化焓，并與標準的數(shù)據(jù)(TO=156.6r,AHf=28.57J/g)n進行比較。至少每月迸行一次DSC校準。

注：由于每個批次的銦的不同△什的數(shù)值可能改變，但變化＜3%.試驗者應査閱具體的每個批次銦的的分析證明＜

11步驟

11.1在精度為0.01mg的分析天平上稱重UHMWPE樣品.樣品質最應在5mg?10mg。平行樣品間的質量差應在士2mg之內(nèi)*

11.2將樣品放在鋁制DSC盤中，蓋上鋁蓋，壓蓋以密封樣品。如果DSC軟件允許樣品盤質量補償,記錄質ft.

H.3檢查樣品盤底部確保平整。如果不平整，重新制備一個樣品。

11.4將樣品盤和空的對照品盤一起放入DSC室.

11.5在室溫下平衡樣品至少3min.

11.6以10-C/min的速率將樣品從室溫加熱到200"C。如有需要，可進行再次冷卻加熱循環(huán)操作。

12結果計算和解釋

12.1在一個加熱循環(huán)中連接曲線上50"C和160*C對應的點，繪制基線.如果熔化吸熱到160-C時仍未完成，試驗者可以選擇更髙溫度作為基線繪制終點，但應說明.面積取決于所選的積分范圍。見圖lo

12.2從加熱循環(huán)開始到產(chǎn)生熱轉變焓的熔化吸熱曲線下的面積進行積分，獲得熔化焓值，單位是焦耳(J)-

12.3用12.2計算所得的焓值除以樣品質fi(g),計算樣品的質量歸一化熔化焓(AH.)。

12.4用12.3獲得的樣品質量歸一化熔化焓除以100%結晶聚合物的熔化焓，計算樣品的結晶度

X=AH./AHfX100% (1)

式中：

△Hf=289.3J/g。 Linde,D.R.,ed.fCRCHandbookofChemistryandPhysicsf76thed＞CRCPress*BocaRaton*1995.

 WunderlichtB.andCormier,CM.Heatoffusionofpolyethylene，”J.Polym.Sci.?VolA-2,No.5，1967,pp.987-988.

)

YY/T0815—2010

12.5如圖1所示，計算熔點（Tp）和起始溫度（丁。）。從峰值溫度向熔化吸熱曲線作切線，所得的切線與基線的交點為起始溫度。

注：積分范圍從50r?160r.樣品的起始溫度為126.9"C,峰值溫度為134.9，△?,=:】63.2J/g.圖1典型DSC熔化吸熱曲線

13報告

報告以下信息，

a） 一描述材料和材料的準備情況.應包括所有退火循環(huán)或材料的機械形變。

b） 描述校準材料。

c） 描述樣品盤。

d＞按照ASTME1953,描述儀器和軟件包。

e）記錄熔點、起始溫度、熔化焓（J/g）和結晶度（％）。如果在積分范圍內(nèi)觀察到多個峰，記錄所

有這些峰的峰值和起始溫度。

14精密度和偏差

通過對一系列UHMWPE樣品進行研究，確定精密度和偏差.

附錄A

（資料性附錄）

原理

理論熔化焓

盡管已報道了100%結晶聚乙烯的理論熔化焓的新參考值”，但過去一直使用的UHMWPE的△Hf值為289.3J/g.為保持與以前報道的數(shù)據(jù)一致，繼續(xù)使用此數(shù)據(jù).用戶珂以采用新的值，然后根據(jù)此標準重新計算結晶度百分數(shù)。計算時，用戶應指明所用的值。

例如Wunderlich,B.rThermalAnalysis，AcademicPress,199Ofp.418?聚乙埔的厶為293J/g.

中華人民共和國醫(yī)藥

行業(yè)標準

差示掃描量熱法測定超萵分子S聚乙烯

熔化焓、結晶度和熔點

YY/T0315—2010

中國標準出坂社出版發(fā)行

北京市朝陽區(qū)和平里西街甲2號(100013)

北京市西城區(qū)三里河北街16號(100045)

網(wǎng)址*cn

總編室：(O1O)64275323發(fā)行中心：(010)517802