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
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，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。
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