硬度意味着什么？_东莞市瑞能塑胶科技有限公司

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硬度意味着什么？

发布时间：

2021-10-27 18:44

来源：

　　>> 硬度

　　在选择热塑性弹性体时，材料的相对软度或硬度往往是首先要考虑的指标之一。硬度也与其它重要设计特性有关，例如拉伸模数和挠曲模数。由于各种不同的测量标度以及硬度与其它材料特性的关系，在讨论硬度时可能会产生混淆。

　　硬度测量

　　测量橡胶硬度最普遍采用的仪器称为肖氏(又称为邵尔)硬度计。用一个弹簧将一金属压头压入材料的表面，并测量它能穿入多深。该仪器测量的穿入深度为零至0.100英寸。若标尺上的读数为零则意味着压头穿入了极限深度，而读数为100则意味着穿入深度为零。

　　有各种不同硬度范围的肖氏硬度计。使用最普遍的标度之一是肖氏A级标度，使用一种较钝的压头和弹力中等的弹簧。当读数超过90以上时，肖氏A级硬度计就变得不是很精确。对于较硬的材料，则使用肖氏D级硬度计，因为它有一个锐利的压头和弹力较强的弹簧，可穿入较深的深度。

　　当测量更硬的塑料时，就使用压头更锐利和弹力更强的硬度计，例如洛氏硬度计。而在另一极端，则使用肖氏00级硬度计，以测量软的凝胶和软泡沫橡胶。

　　大多数材料都能承受最初的压力，但随着时间的推移，因发生蠕变和松弛而会屈服。硬度计的读数可以即时读取，也可在某一段特定延迟时间之后读取，通常是在5至10秒钟之后读取。即时读数总会显示出比延迟读数较高(或较硬)的读数。延迟读数不仅对材料的硬度而且对其回弹性而言，均更有代表性。较弱、弹性较差的材料，比较强、较有弹性的材料更容易发生蠕变。

　　为了保证数据的有效性，需要有精确的测试步骤。为了获得精确的读数，必须得有一个表面很平整而且足够厚的试件，以免结果受支撑表面的影响。通常所要求的厚度是0.200英寸，但变形较小的硬性材料，当厚度较薄时也能精确地测试。

　　>> 与其它特性的关系

　　硬度经常会与其它特性混淆，例如挠曲模数。尽管两者都反映了产品在用户手中的感觉，但挠曲模数代表对挠曲的抵抗能力，而硬度则代表对压陷的抵抗能力。在某一特定的TPE系列中，这两种特性是互相关联的。一般而言，当硬度值增加时，挠曲模数也会增加。

　　此外，在同一TPE系列中，抗蠕变性与抗张强度也有直接关联。这意味着较软的TPE发生蠕变的程度将比较硬的材料高，但其抗张强度则较小。摩擦系数(COF)与硬度成反比关系。当TPE硬度增加时，摩擦系数通常会减小。

　　当比较各种不同系列的TPE时，除硬度以外还需要比较其它物理特性数据，以便作出正确的材料选择。

　　>> 法规术语

　　>> 美国食品与药物管理署(FDA)

　　在美国联邦政府行政法规汇编第21篇第1章B节中，美国食品与药物管理署详细地规定了用于食品方面的各种聚合物和复合材料的允许标准。当一种产品被划为“FDA级”材料时，那就说明其配方里只使用经联邦法规第21篇第170-199部分批准的材料。

　　全国卫生基金会(NSF)

　　全国卫生基金会是在公共卫生、安全和环境保护领域制订标准、进行产品测试和提供认证服务的机构。NSF认证项目是经过美国国家标准学会(ANSI/RAB)、荷兰鉴定委员会(RvA)和加拿大标准委员会(SCC)进行资格鉴定的。

　　试验机构联盟使得NSF的试验在世界其它地区也被接受。试验机构联盟的某些成员包括Intertek试验服务公司(ITS)、荷兰的KIWA N.V.、加拿大的加拿大标准协会(CSA)和质量管理协会(QMI)，以及日本煤气用具检查协会(JIA)等等。

　　要求NSF认证的典型应用领域有饮用水、水处理系统、餐馆服务业，以及管道设施等。

　　美国药典(USP)

　　美国药典(USP)函盖了与血液和体液相容及接触的应用。USP试验是为了提供聚合物容器材料在生物效应方面的资料。根据在专门的USP生物试验中的表现，聚合物被分为六个等级。从第I至第VI级每递增一级，就要求使用比前一级更多的萃取剂对聚合物进行进一步试验。另外，还有一个递增的萃取温度范围可供选择，以进一步给该材料定性。

　　美国安全检测实验室(UL)

　　安全检测实验室是一个独立的非盈利性产品安全和测试认证机构，其基地设在美国。常用的试验有UL-94(分为HB、V0、V1或V2各种等级的垂直和水平的燃烧试验)、VTM(薄膜燃烧试验)，以及VW(垂直线材燃烧试验)。UL规格涵盖的典型应用领域包括手持式电子装置、商用设备以及电器。

　　军用技术规范(MIL) 某些美国军事和非军事方面的应用也许要求符合军用技术规范。这些规范包括真菌培养、尺寸稳定性以及许多其它材料特性。在TPE领域，要求符合军用技术规范的应用包括火箭操纵电缆、战场专用软线、地下电缆以及船舶与海岸间连接电缆等。

　　加拿大标准协会(CSA)

　　CSA是加拿大为某些方面的应用制订性能标准和测试方法的主要标准机构。它是与美国的ASTM、UL、DOT、FDA以及MIL类似的机构。

　　>> 热塑性弹性体与热固性弹性体的比较

　　弹性体通常分为两大类：

　　• 热塑性 • 热固性

　　>> 结构

　　热塑性弹性体是这样一类材料，当加热时它们会软化/熔化，而在冷却时则会硬化，且可如此反复变化。大多数热塑性塑料都溶于特定的溶剂，并在一定程度上能燃烧。软化/熔化的温度随聚合物的种类和品种而异。由于热塑性塑料对热量和剪切力的敏感性，故处理时必须很小心，以避免材料的降解、分解或引燃。e material.

　　大多数热塑性塑料的分子链可以被想象为独立的、互相拧在一起的细线，就像意大利面条一样(见上图)。当加热时(例如模塑时)，各分子链就开始滑动，形成塑性流动。当冷却时，原子和分子链又重新牢固地缠在一起。当再加热时，分子链就又开始滑动。热塑性塑料被加热/冷却的周期次数有实际的限度，超过该限度后其外观和机械性能将受到影响。

　　热固性弹性体在加工期间经历了化学变化，永久性地变为不溶和不熔。正是这种化学交联，造成了热固性和热塑性体系之间的主要区别。通过所谓硫化过程而达到其最终性质的天然橡胶和合成橡胶，例如胶乳、丁腈橡胶、混炼型聚氨酯、硅胶、丁基橡胶和氯丁橡胶，均是典型的热固性弹性体。

　　如下图所示，当热固性橡胶硫化或硬化时，毗邻的分子之间将形成交联，构成复杂、互相连接的网络。这些交联键防止了各分子链的滑动，从而阻止加热时的塑性流动。热固性弹性体在交联过程完成之后，如果过分地受热，该聚合物将发生降解而不是熔化。这种情况与鸡蛋的烹饪有些相似：进一步加热并不能使鸡蛋回到它的液体状态，而只能使它烧焦。

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