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非泡沫塑料密度檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-07 20:46:07 更新時(shí)間：2025-08-06 20:46:07

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

非泡沫塑料密度檢測：材料表征的關(guān)鍵指標(biāo)

密度是塑料材料最基本、最重要的物理性能參數(shù)之一，對(duì)于非泡沫塑料（即實(shí)心、無泡孔結(jié)構(gòu)的塑料）而言更是如此。它直接反映了塑料內(nèi)部分子鏈堆積的緊密程度、結(jié)晶度以及可能存在的填料或添加劑的含量和分布情況。精確測定非泡沫塑料的密度在材料研發(fā)、質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化、成本核算以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)和應(yīng)用中都具有極其重要的意義。例如，密度可以幫助鑒別不同類型的聚合物（如PE、PP、PVC等），計(jì)算產(chǎn)品重量和體積填充率，評(píng)估共混物的相容性，監(jiān)控生產(chǎn)過程（如結(jié)晶度變化），確保產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)規(guī)格和最終用途要求（如浮力、強(qiáng)度重量比）。因此，掌握準(zhǔn)確可靠的密度檢測方法是塑料行業(yè)不可或缺的技術(shù)環(huán)節(jié)。

核心檢測項(xiàng)目

非泡沫塑料密度的核心檢測項(xiàng)目就是測定其表觀密度 (Apparent Density)。對(duì)于完全致密、無孔洞、無滲透性表面開孔的非泡沫塑料，其表觀密度通常等同于其真實(shí)密度 (True Density)。該測試的目標(biāo)是獲取單位體積塑料的質(zhì)量（通常以克每立方厘米, g/cm3 或克每毫升, g/mL 表示）。

主要檢測儀器

非泡沫塑料密度檢測最常用且標(biāo)準(zhǔn)的儀器基于阿基米德原理（即浮力法/浸漬法），通常包括：

精密電子天平： 這是核心設(shè)備，必須具備足夠的精度（通常要求分辨率至少為0.1mg）和稱量范圍。最關(guān)鍵的是，它需要配備一個(gè)稱量支架（如橫梁、架子）和一個(gè)位于天平上方的盛液容器（燒杯）。
密度測量組件/套件：
- 樣品支架/吊籃： 通常由細(xì)金屬絲或尼龍線制成，用于懸掛樣品浸入液體中。其自身密度應(yīng)已知或在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)（在空氣和液體中稱重）。
- 浸沒容器： 盛放浸漬液的容器（燒杯），放置在稱量支架上方的平臺(tái)上。
- 溫度計(jì)： 用于精確測量浸漬液的溫度。密度測試結(jié)果對(duì)溫度非常敏感。
恒溫水?。蛇x但推薦）： 用于精確控制浸漬液溫度至標(biāo)準(zhǔn)測試溫度（通常是23±0.5°C）。
浸漬液： 首選蒸餾水或去離子水（適用于不吸水、不溶脹的塑料）。對(duì)于吸水、水溶性或密度小于水的塑料，需選用其他已知密度的惰性液體（如無水乙醇、異丙醇、煤油等），并需精確測定其在該溫度下的密度。
表面處理工具： 如軟毛刷、細(xì)針、棉簽、清潔劑等，用于在測試前去除樣品表面的氣泡。

標(biāo)準(zhǔn)檢測方法

國際和國內(nèi)廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法（如ISO 1183-1, ASTM D792）規(guī)定的核心方法是方法A：液體中的浸漬法。具體步驟如下：

樣品制備： 將塑料樣品切割成規(guī)則或不規(guī)則形狀（體積通常不小于1 cm3），確保表面清潔、干燥、無油脂、無氣泡附著。對(duì)于不規(guī)則樣品，稱重前體積不易測量，更突顯浸漬法的優(yōu)勢。
儀器設(shè)置： 將盛有浸漬液的容器（燒杯）放置在稱量支架上方的平臺(tái)上。將樣品支架（吊籃）懸掛在精密電子天平的稱量鉤上。確保吊籃浸入液面以下足夠深度（通常>10mm），且不接觸容器壁或底部。
校準(zhǔn)（必要時(shí)）： 在空氣中和完全浸沒在浸漬液中稱量樣品支架（吊籃）的質(zhì)量，計(jì)算其在水中的表觀質(zhì)量（通常用于自動(dòng)計(jì)算時(shí)輸入儀器）。
測量空氣中的質(zhì)量（m_a）： 將樣品放在吊籃上（或直接放在天平秤盤上，若樣品足夠大且規(guī)則），記錄其在空氣中的質(zhì)量（m_a），單位為克(g)。
測量液體中的表觀質(zhì)量（m_l）： 小心地將樣品浸沒到浸漬液中，確保其完全浸沒且表面無附著的空氣氣泡（可用細(xì)針或軟刷輕輕驅(qū)除氣泡）。待樣品穩(wěn)定后（通常幾秒鐘至一分鐘，取決于液體粘度），記錄其表觀質(zhì)量（即吊籃在液體中支撐樣品時(shí)的讀數(shù)，m_l），單位為克(g)。
測量浸漬液溫度（T）： 精確記錄測試過程中浸漬液的溫度。
密度計(jì)算： 使用阿基米德原理計(jì)算樣品密度：
ρ = (m_a × ρ_l) / (m_a - m_l)
其中：
- ρ：塑料樣品的密度 (g/cm3)
- m_a：樣品在空氣中的質(zhì)量 (g)
- m_l：樣品在浸漬液中的表觀質(zhì)量 (g)
- ρ_l：在溫度T下浸漬液的密度 (g/cm3)。對(duì)于純水，需查閱對(duì)應(yīng)溫度下的密度表（通常23°C時(shí)ρ_水 ≈ 0.9975 g/cm3）。

注意： 若樣品支架（吊籃）在液體中的浮力未被天平自動(dòng)補(bǔ)償，則在計(jì)算m_l時(shí)需要進(jìn)行支架的浮力校正，公式會(huì)稍復(fù)雜?，F(xiàn)代精密密度測量儀通常內(nèi)置軟件，在輸入吊籃參數(shù)后能自動(dòng)計(jì)算并顯示密度。

對(duì)于薄片、薄膜或粉末（雖非泡沫，但可視為特殊形態(tài)的非泡沫塑料），標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 1183-2）還規(guī)定了比重瓶法作為替代方法。

主要檢測標(biāo)準(zhǔn)

非泡沫塑料密度檢測遵循一系列國際和國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保測試結(jié)果的可靠性、可比性和重現(xiàn)性。最重要的標(biāo)準(zhǔn)包括：

ISO 1183-1:2019 Plastics - Methods for determining the density of non-cellular plastics - Part 1: Immersion method, liquid pycnometer method and titration method. (塑料 - 非泡沫塑料密度的測定方法 - 第1部分：浸漬法、液體比重瓶法和滴定法)
ASTM D792-20 Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement. (通過位移法測定塑料密度和相對(duì)密度(比重)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法) - 主要包含浸漬法（方法A）和比重瓶法（方法B）。
GB/T 1033.1-2008 塑料非泡沫塑料密度的測定第1部分：浸漬法、液體比重瓶法和滴定法 (中國國家標(biāo)準(zhǔn)，等同采用ISO 1183-1:2004)。
JIS K 7112:1999 プラスチック?非発泡プラスチックの密度及び比重量の試験方法 (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。

這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了測試原理、儀器設(shè)備、樣品要求、測試程序、環(huán)境條件（如溫度、濕度）、精密度要求、結(jié)果計(jì)算和報(bào)告內(nèi)容等。嚴(yán)格遵循選定的標(biāo)準(zhǔn)是保證測試結(jié)果準(zhǔn)確有效的前提。

綜上所述，非泡沫塑料密度檢測是一個(gè)基礎(chǔ)但至關(guān)重要的分析項(xiàng)目。通過標(biāo)準(zhǔn)的浸漬法（浮力法），借助精密的電子天平和配套裝置，遵循ISO 1183-1或ASTM D792等國際通用標(biāo)準(zhǔn)，可以快速、準(zhǔn)確地測定各種實(shí)心塑料材料的密度，為材料研究、生產(chǎn)和應(yīng)用提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。