塑料负荷热变形温度检测

核心概念与检测原理

1. 核心概念：负荷热变形温度（HDT）

负荷热变形温度是热塑性塑料耐热性能的关键指标，定义为在规定的弯曲载荷（常见 1.82MPa 或 0.45MPa）和升温速率下，标准尺寸的塑料样品弯曲形变达到其原始厚度 1.8%（或规定值）时对应的温度。该温度反映塑料在受力状态下抵抗热变形的能力，而非熔融温度。

2. 检测原理

测试通过 “载荷施加→程序升温→形变监测” 的流程模拟塑料高温承重场景，具体逻辑如下：

1. 将塑料样品加工为标准长条状（如 80mm×10mm×4mm），放置在三点弯曲夹具上，确保支撑间距与样品厚度匹配（通常为厚度的 10 倍，如 4mm 厚样品支撑间距 40mm）。

2. 根据应用场景选择载荷，施加恒定弯曲应力（1.82MPa 或 0.45MPa），使样品初始产生微小形变。

3. 以恒定速率（120℃/h 或 50℃/h）向样品周围的传热介质（如硅油、矿物油）升温，通过位移传感器实时监测样品的弯曲形变。

4. 当形变达到样品原始厚度的 1.8% 时，记录此时的温度，即为该塑料在该载荷下的负荷热变形温度。

常用测试方法（按载荷分类）

HDT 测试的核心差异在于施加的弯曲应力，不同载荷对应不同的应用场景，需根据塑料实际受力情况选择。

注：升温速率默认采用 120℃/h（快速测试），若需更高精度，可选择 50℃/h（常规速率），但测试时间会相应延长。

关键检测参数与标准

1. 核心控制参数

• 样品尺寸：标准尺寸为（80±2）mm×（10±0.5）mm×（4±0.2）mm，厚度需均匀，偏差≤±0.2mm，避免因厚度不均导致应力分布不均。

• 支撑间距：需严格按照 “支撑间距 = 10× 样品厚度” 设定（如 3mm 厚样品支撑间距 30mm），间距偏差会直接影响弯曲应力计算精度。

• 载荷计算：根据样品宽度和厚度，通过公式计算所需砝码质量（应力 = 载荷 ×3× 支撑间距 /(2× 宽度 × 厚度 ²)），确保实际应力与设定值（1.82MPa/0.45MPa）偏差≤±5%。

• 传热介质：需选择热稳定性好、无挥发性的液体（如甲基硅油，适用温度 - 50℃~300℃），避免介质高温分解影响测试。

2. 常用检测标准

• ：ISO 75-1/2（塑料 热变形温度和维卡软化温度的测定 第 1 部分：通用试验方法；第 2 部分：塑料和硬橡胶），是全球通用的 HDT 测试标准。

• 国家标准：GB/T 1634.1/2（塑料 负荷变形温度的测定 第 1 部分：通用试验方法；第 2 部分：塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料），等效采用 ISO 75，是国内核心执行标准。

• 行业标准：ASTM D648（塑料和增强塑料负荷热变形温度标准试验方法），在北美市场广泛应用，测试原理与 ISO 一致，部分参数（如样品尺寸）略有差异。

检测注意事项

1. 样品制备：

• 样品需从成品关键受力部位截取，避免气泡、划痕、杂质等缺陷，若样品表面不平整，需用砂纸轻微打磨（保持厚度均匀），防止应力集中导致提前断裂。

• 结晶型塑料（如 PP、PE）需在标准环境（23℃±2℃、50%±5% RH）放置 24h，消除加工残留应力和结晶度差异，避免影响测试重复性。

2. 设备校准：

• 定期校准温度传感器（确保温度精度≤±0.5℃）和位移传感器（形变精度≤±0.01mm），支撑夹具需检查平行度，避免样品受力偏移。

• 测试前需用标准物质（如已知 HDT 的聚苯乙烯）验证设备，确保测得温度与标准值偏差≤±2℃。

3. 结果判定：

• 当位移传感器显示形变达到 “样品厚度 ×1.8%” 时（如 4mm 厚样品形变达到 0.072mm），立即记录温度，若升温过程中样品断裂，需备注 “样品断裂，未达到规定形变”，该数据无效。

• 同一批次样品需测试 3 个平行样，结果取平均值，若单个结果与平均值偏差超 3℃，需检查样品均匀性或设备参数，重新测试。

与维卡软化温度（VST）的关键区别

HDT 与 VST 均为塑料耐热性指标，但测试场景和性能侧重不同，实际应用中需按需选择。