Comparative analysis of polyolefin product performance with time
Liu shuyuan
神华榆林能源化工有限公司
（Shenhua Yulin Energy and Chemical Co.，Ltd，Shanxi，Yulin 719302 China）
摘要：针对聚烯烃产品的各项性能进行了分析实验，从聚烯烃产品的黄色指数、拉伸屈服应力、拉伸断裂应力、拉伸断裂标称应变、弯曲模量、简支梁冲击强度、负荷热变形等方面性能进行详细数据分析，根据为期6个月的聚烯烃产品数据对比跟踪分析，得出了最终的研究结论，归纳出产品性能变化规律，有利于新产品的开发及材料用量的选择。
关键词：聚烯烃;黄色指数;力学性能;数据对比;分析
Key words：Polyolefin;Yellow index;Mechanical properties;Data comparison;Analysis
1、引言
目前，国内聚烯烃产品种类繁多，聚烯烃产品的性能也非常不稳定，面对激烈的市场现状，经常会出现客户投诉产品性能的情况，从产品产出到客户应用，可能需要数月时间，此时重新检测，客户往往对试验数据有质疑。同时对质量投诉后，样品重新复检，是否能能够保证数据有可追溯性有参考意义。因此，通过对聚烯烃产品进行6个月的跟踪分析，总结聚烯烃产品性能变化趋势，有利于保证重复测定的有效性和准确性。同时，通过对产品性能的跟踪分析，归纳出产品性能变化规律，有利于新产品的开发及材料用量的选择。[1]
2、实验部分
2.1实验材料
聚丙烯S1003;聚丙烯K8003;聚丙烯K4918;聚丙烯K8009;聚乙烯2426H。
试样应色泽均匀，质地均匀，内部无气泡，制备的样条应无扭曲，并具有相互垂直的平行表面。表面和边缘无划痕、麻点、凹痕和飞边。
2.2设备仪器
注塑机：HM110/210，奥地利Battenfeld公司;万能材料试验机，INSTRON 5965 5KN能量;维卡软化点/热变形温度试验仪：RAY-RAN，英国;黄色指数仪，HunterLab LabScan XE;简支梁冲击试验机：CEA9050，意大利
2.3测试方法
2.3.1负荷热变形分析
标准试样以平放（优选的）或侧立方式承受三点弯曲恒定个月负荷，使其产生GB/T1634相关部分规定的其中一种弯曲应力。在匀速升温条件下，测量达到与规定的弯曲应变增量相对应的标准挠度时的温度。实验取三种样品，分别在6个月内的分析，实验2次取平均值。
2.3.2力学性能
拉伸及弯曲性能测试标准分别为 GB/T 1040.2-2006 和 GB/T 9341-2000。拉伸速率 50mm/min，实验10次，取5次数据的平均值;弯曲试验速度 2mm/min，跨距64mm，实验5次取平均值。冲击测试标准为 GB/T1843-1996（简支梁），落锤速率3.5m/s，实验10次，取5次数据的平均值。
3、聚烯烃产品的分析与结论
3.1黄色指数分析
3.1.1黄色指数定义
黄色指数是指高分子材料偏离白色的程度，或发黄的程度。在标准光源下氧化镁标准白板作基准，从试样对红、绿、蓝三色光的反射率（或透射率）计算所得的表示黄色深浅的一种量度。其计算式中，X，Y，Z为在标准C光源下用测色计或色差计、分光光度计测量的表示材料颜色的三刺激值。黄色指数可用来控制某些产品质量或老化程度。[1]
3.1.2黄色指数数据分析
对聚丙烯产品黄色指数进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图1.
3.1.3黄色指数数据分析结论
从图1中可以看出S1003—2019012359黄色指数极差为0.9，s1003—2018112566黄色指数极差为1.0，K8003黄色指数极差为0.6，K4918—2019030513黄色指数极差为0.3，K8009—2019051641黃色指数极差为0.3，由此可见，S1003、K8003黄色指数变化比较明显，第二月数值变小，但数值整体呈变大趋势，K4918、K8009黄色指数比较稳定。
3.2拉伸屈服应力分析
3.2.1拉伸屈服应力定义
在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加，而应变却急剧增长的现象，称为屈服。使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力。[2]
3.2.2拉伸屈服应力分析
对聚丙烯产品拉伸屈服应力进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图2.
3.2.3拉伸屈服应力分析结论
从图2中可以得出S1003—2019012359拉伸屈服应力极差为5.2MPa，s1003—2018112566拉伸屈服应力极差为5.9MPa，K8003拉伸屈服应力极差为1.7MPa，K4918—2019030513拉伸屈服应力极差为2.9MPa，K8009—2019051641拉伸屈服应力极差为0.7MPa，由此可见，拉伸屈服应力极差在仪器允许误差范围内，数值比较稳定，由数据折线图可知拉伸屈服应力没有明显变化趋势。
3.3拉伸断裂应力分析
3.3.1拉伸断裂应力定义
断裂应力，为纤维截面积上能承受的最大拉伸力，这是各种材料通用的表示材料相对强度的指标，一般用σ表示，标准单位为N/m（帕，Pa），但常用N/mm（兆帕，MPa）表示。是衡量纤维抵抗拉伸的能力（拉伸强度）的指标之一。
3.3.2拉伸断裂应力分析
对聚丙烯产品拉伸断裂应力进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图3.
3.3.3拉伸断裂应力分析结论
从图3中可以得出S1003—2019012359拉伸断裂应力极差为9.1MPa，s1003—2018112566拉伸断裂应力极差为8.6MPa，由此可见，拉伸断裂应力极差在仪器允许误差范围内，数值比较稳定，由数据折线图可知拉伸断裂应力没有明显变化趋势。
3.4拉伸断裂标称应变分析
3.4.1拉伸断裂标称应变的定义
应变是形变除以原长，是应力应变曲线的横坐标，从0开始，是一个过程，一直到断裂，此时对应的应变就是断裂伸长率，断裂伸长率是一个瞬时值。
3.4.2拉伸断裂标称应变分析
对聚丙烯产品拉伸断裂标称应变进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图4.
3.4.3拉伸断裂标称应变分析结论
从图4中可以得出S1003—2019012359拉伸断裂标称应变极差为202%，s1003—2018112566拉伸断裂标称应变极差为157%，由数据折线图可知拉伸断裂应力没有明显变化趋势，产品拉伸断裂标称应变性能基本稳定。
3.5简支梁冲击强度分析
3.5.1简支梁冲击强度的定义
简支梁冲击强度是塑料力学性能的重要指标之一，塑料材料冲击强度是工程塑料机械强度设计的依据，它反映材料在高速载荷下的韧性或对断裂的抗冲击能力，因此测量简支梁冲击强度就有重要的意义。
3.5.2简支梁冲击强度分析
对聚丙烯产品简支梁冲击强度进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图5.
3.5.3简支梁冲击强度分析结论
从图5中可以得出K8003—2019022154简支梁冲击强度极差为0.6KJ/m2，K4918—2019030513简支梁冲击强度极差为1.8KJ/m2，K8009—2019051641简支梁冲击强度极差为1.1KJ/m2。由数据折线图可知简支梁冲击强度没有明显变化趋势，产品拉简支梁冲击强度性能基本稳定。[3]
3.6弯曲模量分析
3.6.1弯曲模量的定义
弯曲模量又称挠曲模量。是弯曲应力比上弯曲产生的形变。材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力。E为弯曲模量;L、b、d分别为试样的支撑跨度、宽度和厚度;m为载荷（P）-挠度（δ）曲线上直线段的斜率，单位为N/m2或Pa。
3.6.2弯曲模量分析
对聚丙烯产品弯曲模量进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图6.
3.6.3弯曲模量分析结论
从图6中可以得出K8003—2019022154弯曲模量极差为97MPa，K4918—2019030513弯曲模量极差为234MPa，K8009—2019051641弯曲模量极差为129MPa。由数据折线图可知弯曲模量没有明显变化趋势，产品弯曲模量性能基本稳定。
3.7负荷热变形分析
3.7.1负荷热变形的定义
负荷热变形是衡量材料耐热性能的重要指标之一，对聚合物施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定的形变时对应的量。
3.7.2负荷热变形分析
对聚丙烯产品负荷热变形进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下图7.
3.7.3负荷热变形分析结论
从图7中可以得出K8003—2019022154负荷热变形温度极差为6.6℃，K4918—2019030513负荷热变形温度极差为3.4℃，K8009—2019051641负荷热变形温度极差为6.8℃。由数据折线图可知负荷热变形温度没有明显变化趋势，产品负荷热变形性能基本稳定。
3.8雾度、模塑收缩率分析
3.8.1雾度、模塑收缩率的定义
负荷热变形是衡量材料耐热性能的重要指标之一，对聚合物施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定的形变时对应的量。
雾度（haze）是偏离入射光 2.5°角以上的透射光强占总透射光强的百分数，雾度越大意味着薄膜光泽以及透明度尤其成像度下降。
模塑收缩率（moulding shrinkage）和模塑制品与所用模具相应尺寸的差同模具相应尺寸之比，用百分數表示。
3.8.2雾度、模塑收缩率分析
对聚丙烯产品雾度、模塑收缩率进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下表1.
3.8.3雾度、模塑收缩率分析结论
从表1中可以得出K4918—2019030513雾度极差为0.5%，模塑收缩率Smp极差为0.17%，模塑收缩率Smn极差为0.14%。由数据折线图可知雾度、模塑收缩率没有明显变化趋势，产品雾度、模塑收缩性能基本稳定。
3.9聚乙烯产品性能分析
3.9.1聚乙烯产品性能进行6个月跟踪分析
对聚乙烯产品性能进行6个月跟踪分析，具体分析数据见下表2
3.9.2聚乙烯产品性能分析结论
从表2中可以得出2426H—2019012670雾度极差为0.3%，拉伸断裂应变极差为22%，拉伸断裂应力极差为0.7。由数据折线图可知雾度、拉伸断裂应变、拉伸断裂应力没有明显变化趋势，产品雾度、拉伸断裂应变、拉伸断裂应力性能基本稳定。[4]
4、聚烯烃产品性能的整体分析
根据聚烯烃产品性能6个月的跟踪分析进行整体性能分析，首先，针对黄色指数进行分析，聚丙烯产品S1003、K8003牌号产品的黄色指数整体呈变大趋势，产品变黄，塑料老化，而K4918、K8009黄色指数数值变化不明显。第二，由聚丙烯产品的拉伸屈服应力、拉伸断裂应力、拉伸断裂标称应变、简支梁冲击强度、弯曲模量、负荷热变形、霧度、模塑收缩率可知，从折线图上没有看出整体变化趋势，数值变化幅度不大，产品性能稳定。第三，根据聚乙烯产品雾度、力学性能的数据分析可知，聚乙烯产品雾度、力学性能基本稳定，没有整体变化趋势，满足留样期间产品复检的要求。第四，聚乙烯产品的拉伸断裂应变呈断崖式下降，拉伸断裂应力也有明显下降，说明一年后的产品力学性能明显下降，不能进行产品复检。第五，聚丙烯产品力学性能指标变化在允许范围内，力学性能比较稳定。
综上所述，聚丙烯产品黄色指数，在6个月内随时间变化较明显，其它性能指标变化不大，满足复检要求。聚乙烯产品，6个月内各种性能变化不明显，可满足复检要求。对聚乙烯产品进行一年后的再检验，力学性能变化明显，不再满足产品复检要求。聚丙烯K4918产品一年后的再复检，力学性能变化不明显，性能比较稳定。[5]
5、结束语
随着我国聚烯烃生产技术不断发展，聚烯烃业务面临的挑战与机遇，提出应加强产销协作、工艺操作优化、新技术应用以及开展重要设备预知维修，以聚烯烃产品进口替代为核心目标加大产品结构调整力度，强化工艺技术管理等方面工作，提高聚烯烃业务竞争力。而对聚烯烃产品的质量要求就越来越高，特别是是对烯烃产品的黄色指数、拉伸屈服应力、拉伸断裂应力、拉伸断裂标称应变、弯曲模量、简支梁冲击强度、负荷热变形等方面性能更是有很高要求，所以做好化验分析工作是产品质量的保证。[6]
参考文献：
[1]顾惠新，徐文国.聚丙烯产品黄色指数测定的影响因素[J].兰州石化职业技术学院学报.2007（04）：64-68.
[2]张成杰，左义凤，孙钟岑，付晓梅，王琳.塑料拉伸强度测量结果的不确定度评定[J].化学分析计量.2009（04）：78-81.
[3]董跃，胡益林，刘俊龙.浅析简支梁冲击强度的影响因素[J].聚氯乙烯.2007（06）：24-25.
[4]高家武.高分子材料近代测试技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1994：93-114.
[5]洪定一.聚丙烯——原理、工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2002：614-616。
[6]王万卷，余巧玲，刘志健，容腾，徐运祺，陈学亮，魏远芳，戴铭标，邓攀.基于热机械分析法测定特种工程塑料负荷变形温度的研究[J].塑料工业.2018（11），2002：212-224.
作者简介：刘淑媛（1985-），女，山东省潍坊市人，学士，工程师，大学毕业开始从事化工化验分析维护管理工作，熟悉各类化工化验分析维护方法，现在神华榆林能源化工有限公司从事化验分析工作。