1、第八章 其它性能,第一節(jié) 光學(xué)性能,材料的光學(xué)性質(zhì)包括對光的透過性，折光率等性能的評價。,飛機(jī)座艙,儀表板面,LED Lamps,一、折光性能及其測試方法,材料的折光性能主要以折射率來表示，折射率也稱為折光率或折光指數(shù)，是表明透明物質(zhì)折光性能的重要光學(xué)性能常數(shù)。,（一）定義 光在不同介質(zhì)中的傳播速率不同,當(dāng)光由第1介質(zhì)進(jìn)入第2介質(zhì)的分界面時,即產(chǎn)生反射及折射現(xiàn)象如圖8-1所示,（二）折光率測試方法 折射率的測定有兩種方法：一種是折光儀法，另一種是顯微鏡法，折光儀法精確度較高。,阿貝折光儀,1測試原理 用阿貝折射儀測定折射率就是測定臨界角，從而測出被測物的折射率。 2測試儀器 主要結(jié)構(gòu)由光學(xué)系統(tǒng)

2、、機(jī)械系統(tǒng)兩部分組成： 光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)中有望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)；機(jī)械系統(tǒng)，如底座、棱鏡轉(zhuǎn)動手輪等。附屬部分還必須有光源系統(tǒng)和恒溫系統(tǒng)。 3測試步驟 （1）試樣制備 試樣可以采用任何尺寸，與折光儀棱鏡接觸的表面必須平整并經(jīng)過拋光。 （2）恒溫 （3）折光儀校準(zhǔn) （4）試樣測定 （5）清除試樣,（三）折光率測試的主要影響因素 1溫度 隨溫度升高，物質(zhì)的折射率下降。因此在測量中，一定要恒溫。并且一定要在報(bào)告中標(biāo)識測量的溫度條件。 2表面接觸 由于固體與棱鏡表面接觸不好，需要加接觸液，要求接觸液對試祥和棱鏡無腐蝕和影響，通常接觸液的折射率大小介于試樣與棱鏡的折射率之間。 3光源 光源對折射率有影響

3、，所以測定折射率都是用單色光。國標(biāo)中使用鈉光源D線。,二、透光性能及其測試方法,材料的透光性能主要是以透光率和霧度來表示的。 透光率和霧度是兩個獨(dú)立的指標(biāo)，是透明材料兩項(xiàng)十分重要的光學(xué)性能指標(biāo)。 一般來說，透光率高的材料，霧度值低，反之亦然，但不完全如此。 例如，窗玻璃材料透光性高，也不混濁。毛玻璃透光率高，霧度值卻很大。 用作光學(xué)儀器罩的材料要求屏蔽亮光源，應(yīng)有最大的漫反射和最小的透明度。,（一）定義 1透光率 表示材料透過光線的程度；以透過材料的光通量與入射的光通量之比的百分?jǐn)?shù)表示。 透過材料的光通量T2與照射到透明材料入射光通量T1之比的百分率。 Tt=T2/T1100 （8-4） 2霧

4、度 霧度又稱濁度，表示透明或半透明材料不清晰的程度。以散射光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。 用標(biāo)準(zhǔn)“c”光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材上，由于材料內(nèi)部和表面造成散射，使部分平行光偏離入射方向大于2.5的散射光通量Td與透過材料的光通量T2之比的百分率，即： H=Td/T2100 （8-5）,（二）透光率和霧度測試方法,高分子材料透光率和霧度是利用霧度計(jì)或分光光度計(jì)來測定。 1測試原理,1阱陷；2標(biāo)準(zhǔn)板；3積分球；4試樣架；5光電池6控制線路；7檢流計(jì)；8光源；9穩(wěn)壓器；L1、L2、L3透鏡；S光孔；C-F濾光器,2.測試試樣 如光滑平整度、缺陷、劃痕、污染等試

5、樣表面狀態(tài)影響測試結(jié)果； 厚度尺寸不同的試樣之間的測定結(jié)果不能相互比較。 3.測試方法要點(diǎn) 開啟儀器，預(yù)熱至少20min； 校準(zhǔn)儀器，放置標(biāo)準(zhǔn)板（或不放置任何遮擋物。 放置試樣 。 去掉標(biāo)準(zhǔn)板，置上阱陷；再去掉試樣。重復(fù)測定5片試樣。 結(jié)果計(jì)算,（三）折光率測試的主要影響因素,1光源 光源不同，它的相對光譜能量分布就不同，同一透明材料用不同的光源測量，所得到的透光率與霧度值不同。國際照明學(xué)會規(guī)定了三種標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C。 2試樣厚度 試樣的厚度越大，透光率越小，霧度越大。 3試樣表面狀態(tài) 表面擦傷和污染均使霧度值增加，對透光率來說，通常使之下降。 4儀器 儀器方面，光源的變化，積分球內(nèi)表面，標(biāo)

6、準(zhǔn)板及光電池的變化都可能引起誤差；操作方面，讀數(shù)誤差。,第二節(jié) 電性能,聚合物材料具有優(yōu)良的電性能，可作為理想的電傳輸、電器、電子材料,大多數(shù)聚合物材料具有以下幾方面特點(diǎn)： 具有優(yōu)良的絕緣性能； 具有足夠的介電強(qiáng)度，能經(jīng)受住導(dǎo)體之間的電場作用； 具有良好的耐電弧性； 在惡劣的工作環(huán)境中，如濕氣、溫度和輻射條件下能保持良好的使用性能； 具有一定的強(qiáng)度和韌性，能夠耐振動沖擊和其他機(jī)械力作用。,評價高聚物的電性能指標(biāo)主要有： 體積電阻率、表面電阻率（代表導(dǎo)電性）； 介電強(qiáng)度（代表擊穿現(xiàn)象）； 介電常數(shù)（代表極性）； 損耗因子（代表松弛現(xiàn)象）、耐電弧性（代表導(dǎo)電性）等。,一、電阻率的測定,（一）定義

7、1體積電阻 在試樣相對兩表面上放置的兩電極間所加直流電壓，與流過兩電極之間的穩(wěn)態(tài)電流之比。 2體積電阻率 在材料試樣相對兩表面上放置正負(fù)兩電極，在電流方向上電位梯度與電流密度之比。 3表面電阻 在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經(jīng)過一定時間后流過兩電極間的電流之比。 4表面電阻率 平行于材料表面上電流方向的電位梯度與表面單位寬度上的電流之比。,（二）電阻率的測試方法 1測試原理,a. 體積電阻測試,b.表面電阻測試,絕緣體的電阻測量基本上與導(dǎo)體的電阻測量相同，其電阻一般都用電壓與電流之比得到。,片狀電極測定方式,2電阻率測試方法要點(diǎn) （1）試樣準(zhǔn)備 試樣應(yīng)平整、均勻。無裂紋和機(jī)械雜質(zhì)等缺陷。

8、 （2）測試儀器 測量絕緣材料電阻的儀器又常被稱為高阻儀。一般地，應(yīng)配有電極箱，試樣在電極箱內(nèi)電極上進(jìn)行測試。 （3）測試過程 樣品與電極連接好，開啟高阻儀，儀器校準(zhǔn)。再將儀器調(diào)整到測量擋。 一般地， 需對試樣進(jìn)行靜電荷釋放處理（放電過程）。然后選擇合適的測試電壓檔位，對樣品進(jìn)行測試。 記錄讀數(shù)。,3電阻率測量的影響因素 （1）測定時間 流經(jīng)試樣的電流，隨時間的增加而迅速衰減。各種材料的電流隨時間的變化情況不一樣，因而在比較時要選取相同的讀取電流時間。 （2）溫度 溫度升高會使得測試時得到的電流值增大。 （3）濕度 對于極性材料及強(qiáng)極性材料，因吸水性強(qiáng)而降低其體積電阻。對于非極性和弱極性材料影

9、響就很小。 （4）電極材料 與試樣接觸良好；材料本身電導(dǎo)率大，耐腐蝕，不污染試樣；使用方便，造價低廉。,（5）測試電壓 在所施加的電壓遠(yuǎn)低于試樣的擊穿電壓時，測試電壓對電阻率完全無影響。 （6）間隙寬度 國標(biāo)中規(guī)定g一定值，同時規(guī)定試樣厚1或2mm其原因就在于此。 （7）測試回路中標(biāo)準(zhǔn)電阻的選擇 R0越小則在短時間內(nèi)測量誤差也越小。 （8）其它因素 由于成型、摩擦及其它各種原因都導(dǎo)致材料帶有強(qiáng)烈的靜電，由于它的存在造成很大測量誤差。 （9）薄膜試樣 薄膜試樣使用的接觸電極材料與板狀試樣有所不同，不能用鋁箔油粘電極。,二、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗的測定,（一）定義 1介電常數(shù) 以絕緣材料為介質(zhì)與以真空

10、為介質(zhì)制成同尺寸電容器的電容量之比值，稱為該材料的介電常數(shù)，用表示。 介電常數(shù)表示在單位電場中，單位體積內(nèi)積蓄的靜電能量的大小，是表征電介質(zhì)極化及儲存電荷能力的宏觀物理量。,=C/C0 （8-12） 式中： ，介電系數(shù)； C，充滿絕緣材料的電容器的電容量； C0，以真空為電介質(zhì)的同樣尺寸的電容器的電容量。,2介質(zhì)損耗 置于交流電場中的介質(zhì)，以內(nèi)部發(fā)熱形式表現(xiàn)出來的能量損耗。 3介質(zhì)損耗角 對電介質(zhì)施加交流電壓，介質(zhì)內(nèi)部流過的電流相量與電壓相量之間的夾角的余角。 4介質(zhì)損耗角正切 即對電介質(zhì)施以正弦波電壓,外施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角的正切值，表示為tg,是表征絕緣材料在交流電場下能量

11、損耗的一個參數(shù)。 tg每個周期內(nèi)介質(zhì)損耗的能量/每個周期內(nèi)介質(zhì)儲存的能量 （8-13） 和tg由主鏈結(jié)構(gòu)中的鍵的性能和排列所決定。,（二）測試方法 可以測試聚合物的和tg方法有：工頻高壓電橋法、變電納法、諧振升高法、變壓器電橋法。 可以參照GB/T 1409-2006（測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)）所推薦的方法。,工頻介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測試儀,（三）測試影響因素 （1）濕度材料的極性越強(qiáng)受濕度的影響越明顯，主要是水分子使材料的極性增加，同時潮濕的空氣作用于材料的表面增加了表面電導(dǎo)，由此使材料的與tg都會增加。 （2）溫度在同一頻率下，其介電性能隨

12、溫度變化很大，特別是在松馳區(qū)變化劇烈。 （3）雜散電容許多高頻下的測試，雜散電容都會影響整個系統(tǒng)的電容。 （4）測試電壓電壓過大，會使周圍空氣電離，而增加附加損耗。 （5）接觸電極材料在高頻下，由于頻率的提高，使電極的附加損耗變大。 （6）薄膜試樣層數(shù)隨著層數(shù)增加，介電常數(shù)略有上升趨勢，介質(zhì)損耗角正切值略有下降，且分散性變小。,三、介電強(qiáng)度、耐電弧試驗(yàn),（一）介電強(qiáng)度的測定 高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但是隨著施加電壓的升高性能會逐漸下降，電壓升到一定值變成局部導(dǎo)電，此時稱為材料的擊穿。 介電強(qiáng)度就是表征材料耐受電擊穿的物理量。 1定義 （1）介電強(qiáng)度 聚合物材料的介電強(qiáng)度亦稱擊穿強(qiáng)度

13、，是指造成聚合物材料介電破壞時所需的最大電壓。 通常介電強(qiáng)度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。,（2）耐電壓 在規(guī)定試驗(yàn)條件下，對試驗(yàn)施加規(guī)定的電壓及時間，試樣不被擊穿所能承受的最高電壓。 在實(shí)際生產(chǎn)中，廣泛應(yīng)用“耐電壓”指標(biāo)來表征材料的耐高壓性能。,2測試方法 介電強(qiáng)度試驗(yàn)采用的基本裝置是一個可調(diào)變壓器和一對電極。試驗(yàn)方法有兩種： （1）短時法，是將電壓以均勻速率逐漸增加到材料發(fā)生介電破壞； （2）低速升壓法，是將預(yù)測擊穿電壓值的一半作為起始電壓，然后以均勻速率增加電壓直到發(fā)生擊穿。 參照標(biāo)準(zhǔn)有： ASTM D3755在直流電壓作用下固體電絕緣材料介電擊穿電壓及介電強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法； GB/T140

14、8-2007 絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法。,3影響因素 （1）電壓波形 當(dāng)波形失真大時，一般會有高次諧波出現(xiàn)，這樣會使電壓頻率增加。 （2）電壓作用時間 隨電壓作用時間增加，熱量積累越多，從而使擊穿電壓值下降。 （3）溫度測試溫度越高，擊穿電壓越低，其降低的程度與材料的性質(zhì)有關(guān)。 （4）試樣厚度 （5）濕度因?yàn)樗纸氩牧隙鴮?dǎo)致其電阻降低，必然降低擊穿電壓值。 （6）電極倒角r電極邊緣處的電場強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其內(nèi)部，要消除這種邊緣效應(yīng)很困難。 （7）媒質(zhì)電性能,（二）耐電弧試驗(yàn),1定義 是指聚合物材料抵抗由高壓電弧作用引起變質(zhì)的能力，通常用電弧焰在材料表面引起炭化至表面導(dǎo)電所需的時間來表示。 2測試方

15、法原理 借助高壓小電流或低壓大電流在兩電極間產(chǎn)生的電弧，作用于材料表面使其產(chǎn)生導(dǎo)電層。,3測試要點(diǎn) （1）試樣 板狀試樣厚度24mm，長寬皆為100mm； （2）操作要點(diǎn) 將試樣與電極接于線路，將工頻高壓小電流接于兩電極間產(chǎn)生電弧。 通過電弧間歇時間逐步縮短電流逐漸加大的方式，使材料經(jīng)受逐漸嚴(yán)酷的燃燒條件，直至試樣破壞。 記錄自電弧產(chǎn)生直至材料破壞所經(jīng)過的時間。 （3）破壞的判定原則 高分子材料被高壓電弧破壞的特征是產(chǎn)生表面電弧徑跡、局部灼熱、炭化或燃燒。,第三節(jié) 生物性能試驗(yàn),高分子材料現(xiàn)已在食品包裝、藥用材料、醫(yī)用器械、人工臟器等諸多領(lǐng)域得到越來越深廣的應(yīng)用 對于生物性能，各國規(guī)定的項(xiàng)目不

16、完全相同。這些性能試驗(yàn)有些是在藥物毒理學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展、演化而來，例如致敏試驗(yàn)、刺激試驗(yàn)、熱原試驗(yàn)等；也有些獨(dú)特的生物學(xué)試驗(yàn)例如血液相容性試驗(yàn)、降解試驗(yàn)等。,人工肺,一、熱原試驗(yàn),（一）方法原理 將一定劑量的供試液，靜脈注入家兔體內(nèi)，在規(guī)定的時間內(nèi)，觀察家兔體溫升高情況，以確定供試液中是否含有熱原及其限度。,(二)方法要點(diǎn) 1家兔挑選 2.試驗(yàn)準(zhǔn)備 3.供試液準(zhǔn)備 4.家免準(zhǔn)備 5.注射及測溫度 6.降溫處理 7.注意事項(xiàng),（三）結(jié)果判定 1初試3只家兔中，體溫升溫均在0.6以下，且3只家兔體溫升高總數(shù)在1.4以下； 或復(fù)試5只家兔升溫0.6或0.6以上的兔數(shù)不超過1只，且初試、復(fù)試合并8只家兔升

17、溫總數(shù)不超過3.5。 均應(yīng)認(rèn)為供試品符合熱原檢查規(guī)定。 2初試3只家兔中，若有1只升溫0.6或0.6以上； 或3只升溫均低于0.6，但3只升溫總數(shù)達(dá)1.4或1.4以上時,應(yīng)取5只家兔復(fù)試。 3初試3只家兔，升溫0.6或0.6以上兔數(shù)超過1只； 或在復(fù)試5只家兔中升溫0.6或0.6以上兔數(shù)超過1只，或初試、復(fù)試合并8只家兔升溫總數(shù)超過3.5，均認(rèn)為供試品不符合熱原檢查規(guī)定。,二、皮膚致敏試驗(yàn),（一）方法原理 將一定量的供試液與脈鼠皮膚接觸，檢測供試品是否引起皮膚變態(tài)反應(yīng)。 （二）方法要點(diǎn) 1試驗(yàn)前準(zhǔn)備 所有器具應(yīng)進(jìn)行滅菌。 2實(shí)驗(yàn)動物準(zhǔn)備 白色脈鼠，體重300500g，雌、雄均可，每組至少l0只

18、； 試驗(yàn)前24h，剃除肩背部4cm6cm區(qū)域毛。,3弗氏完全佐劑(CFA)制備 4供試液準(zhǔn)備 5誘導(dǎo) （1）用乙醇清潔脈鼠背部去毛區(qū)，作6點(diǎn)對稱皮內(nèi)注射。 （2）皮內(nèi)注射后7日，在注射部位再次剃毛，用乙醇清潔。若未出現(xiàn)刺激反應(yīng)，每一試驗(yàn)區(qū)用十二烷基硫酸鈉石蠟液處理，在局部斑貼前24h涂抹、按摩試驗(yàn)區(qū)皮膚、24h后將濾紙浸入供試液或陰、陽性對照液中至飽和，將其貼敷于注射部位，封閉固定48h。 6激發(fā) 于誘導(dǎo)完成后14日，在脈鼠左右腹側(cè)未試驗(yàn)過處剃毛，用乙醇清潔，將濾紙浸入供試液或陰、陽對照液中至飽和，貼敷于剃毛區(qū)，封閉固定24h。 7結(jié)果觀察,表8-1 致敏反應(yīng)記分表,表8-2 致敏反應(yīng)率分級,

19、（三）結(jié)果判定 按1、24、48h觀察情況列表，如激發(fā)部位記分為2或大于2，則認(rèn)為過敏； 如陰性對照組或供試品組中超過50的實(shí)驗(yàn)動物記分為1，或60的陽性對照動物反應(yīng)記分小于2時，應(yīng)重復(fù)試驗(yàn)。,三、急性毒性試驗(yàn),急性毒性試驗(yàn)是指在24小時內(nèi)動物接受藥物12次（間歇時間為6-8小時），觀察給藥后動物714天內(nèi)所產(chǎn)生的急性中毒反應(yīng)。 急性毒性試驗(yàn)可確定被研究藥物的毒性程度，即劑量和不良反應(yīng)之間的關(guān)系，亦可以比較被研究對象與其他已知急性毒性物的相對毒性程度，通過對不同給藥途徑出現(xiàn)毒性作用的比較研究，可以確定藥物不同接觸途徑的相對危害。 將一定的供試液由靜脈注入小白鼠內(nèi)，在規(guī)定時間內(nèi)觀察小白鼠有無毒性反應(yīng)和死亡情況，以決定是否符合規(guī)定。,(二)方法要點(diǎn) 1試驗(yàn)前準(zhǔn)備 所有器具應(yīng)進(jìn)行滅菌。 2試驗(yàn)白鼠準(zhǔn)備 小白鼠應(yīng)健康無傷，同一來源、同品種