塑料热冲击测试

测试核心原理

塑料在温度骤变时，内部会因热胀冷缩产生应力。若应力超过塑料的抗裂强度或弹性极限，就会出现开裂、分层、变形甚至断裂。热冲击测试正是通过模拟这种 “高温→低温” 或 “低温→高温” 的快速切换，加速暴露塑料的热稳定性缺陷，判断其在实际温度波动环境中的可靠性。

常用测试方法（按温度循环方式分类）

根据测试目的和标准要求，热冲击测试主要分为 “单次热冲击” 和 “多次循环热冲击” 两类，具体操作差异如下：

1. 单次热冲击试验（评估极限耐受能力）

• 操作流程：将样品先在高温环境（如 120℃）中恒温放置规定时间（如 1 小时），使样品完全受热；随后迅速转移至低温环境（如 - 40℃），同样恒温放置规定时间（如 1 小时）；Zui后取出样品，恢复至室温后检查外观和性能。

• 适用场景：评估塑料对极端温度骤变的单次耐受能力，如产品运输过程中经历的短期高低温切换。

2. 多次循环热冲击试验（评估长期耐用性）

• 操作流程：按 “高温恒温→快速转移→低温恒温→快速转移→恢复室温” 为一个循环，重复规定次数（如 50 次、100 次）。每次循环的温度和恒温时间可相同或根据实际场景调整（如高温 80℃/1h、低温 - 20℃/1h）。

• 适用场景：模拟产品长期使用中的反复温度波动，如汽车白天暴晒（高温）与夜间低温、电子设备开机（高温）与关机（低温）的循环，评估塑料的长期抗热冲击寿命。

关键测试参数与标准

测试结果的准确性依赖于参数的精准控制，不同标准对参数的要求略有差异，核心要素和常用标准如下：

1. 核心控制参数

• 高低温范围：根据塑料的实际应用场景设定，常见高温范围为 50-150℃，低温范围为 - 60-0℃。例如，汽车发动机周边塑料需耐受 - 40℃（冬季低温）至 120℃（发动机散热）的冲击。

• 恒温时间：确保样品内外温度达到设定值，通常为 0.5-2 小时，厚度较大的样品需延长恒温时间（如 3-4 小时）。

• 转移时间：样品从高温环境转移至低温环境的时间需尽可能短，通常要求≤30 秒，避免转移过程中温度回升 / 下降影响冲击效果。

• 循环次数：多次循环测试中，循环次数根据寿命要求设定，从 10 次到 1000 次不等，需记录不同循环次数后的样品状态。

2. 常用检测标准

• ：

• ISO 1879-2009（塑料 热冲击试验方法）：适用于各类塑料的热冲击测试，规定了单次和多次循环的试验流程。

• IEC 60068-2-14（环境试验 第 2-14 部分：试验方法 试验 N：温度变化）：侧重电子电气产品用塑料，强调快速温度变化的冲击效果。

• 国家标准：

• GB/T 16259-2008（塑料 热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定）：包含部分热冲击相关要求，适用于热塑性塑料。

• GB/T 2423.22-2012（环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 N：温度变化）：等效采用 IEC 60068-2-14，适用于电子电气领域的塑料部件。

核心评价指标

测试结束后，通过外观检查和性能测试，从两方面评估塑料的抗热冲击能力：

1. 外观评价：用肉眼或显微镜观察样品是否出现开裂、分层、变形、变色、鼓泡、脱落等缺陷，记录缺陷的位置、数量和严重程度（如 “表面出现 2 条长度≤5mm 的裂纹”“无明显外观变化”）。

2. 性能评价：测试老化前后的关键力学性能，对比性能变化率，常用指标包括：

• 拉伸强度：计算 “拉伸强度保留率”，保留率 =（老化后拉伸强度 / 老化前拉伸强度）×，保留率越低，性能下降越明显。

• 冲击强度（如简支梁冲击、悬臂梁冲击）：评估塑料在冲击载荷下的抗断裂能力，若冲击强度大幅下降，说明材料韧性因热冲击受损。

• 尺寸稳定性：测量样品的长度、宽度、厚度变化，计算尺寸变化率，判断是否因热胀冷缩导致不可逆变形。

测试注意事项

1. 样品制备：样品需从成品或半成品上均匀截取，尺寸符合标准要求（如 ISO 1879 要求样品为 100mm×100mm×（2-4）mm 的板材），避免有气泡、划痕、杂质等初始缺陷。

2. 设备要求：需使用具备快速温度切换功能的冷热冲击箱，确保高低温舱的温度均匀性（温差≤±2℃），且转移机构能实现快速转移（≤30 秒）。

3. 结果重复性：同一批次样品需至少测试 3 个平行样，若结果差异较大（如部分样品开裂、部分完好），需重新检查样品制备或测试参数，排除偶然误差。