加入收藏
您好,欢迎光临上海树武建材有限公司!
黄经理 17721147782

当前位置:

浸渍法测定PVC地板密度存在的问题及改进意见
2019-05-07

密度是塑料原料及其制品*重要的物性参数之一。在塑料制品的检验中经常要进行密度的检测。我国目前通用的塑料密度测试方法主要有5种:浸渍法、比重瓶法、浮沉法、密度梯度柱法、密度计法[1], 不同的测试方法分别适用于不同形状和尺寸的塑料制品。密度作为PVC地板重要的物理性能参数, GB/T 4085-2005《半硬质聚氯乙烯块状地板》规定地板密度按GB/T 1033-1986中浸渍法进行测试, 其中试件的尺寸为10mm×10mm[2]。在密度测试过程中, 笔者发现采用GB/T 1033-1986中浸渍法对不同尺寸的地板进行测试时, 测得的密度数据结果差别较大。密度不随物质的质量和体积的变化而改变, 即测量不同尺寸的PVC地板的密度不应存在较大偏差[3~5]。GB/T1033.1-2008《塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分浸渍法、液体比重瓶法和滴定法》对GB/T1033-1986中浸渍液温度、金属丝直径等进行了较少修改, 但对忽略金属丝质量的问题没有改变。因此, 笔者认为按GB/T4085-2005标准要求测定PVC地板密度时存在着较大问题需要改进。本文根据牛顿定律, 从力学观点出发, 对现行浸渍法测定PVC地板密度的准确性进行了分析, 提出修改意见并通过实验进行验证, 从而提出便于实际操作与准确计算的测试方法。

1 浸渍法测定PVC地板密度存在的问题分析

浸渍法是根据阿基米德定律 (物体在流体中减轻的重量, 等于它排开同体积流体的重量) , 用浮力的测量代替体积的测量[6]。在实验过程中不能直接测得物体所受浮力, 而是根据牛顿力学定律合力为零原理求出, 即浮力=物体浸渍前所受重力-物体浸渍后的重力。实验过程中需要用金属丝将试样悬挂于天平, 称量试件在空气中的质量及浸渍后的质量;然而, 金属丝的引入使测量的试样在空气中的质量及浸渍后的质量不是试样自身表现出的质量而是试样和金属丝的质量。GB/T 1033-1986中测量试样的质量把试样和金属丝作为整体忽略了金属丝的影响, 密度计算公式

式中ρt:温度t℃时试样的密度, g/cm3;

a:试样和金属丝在空气中的质量, g;

b:试样和金属丝在浸渍液中的质量, g;

ρx:浸渍液的密度, g/cm3;

所测得密度实际上为试件与金属丝的密度。这导致当试件尺寸较小时, 所测的试件密度误差较大;试件尺寸较大时, 金属丝在空气中的质量及浸渍后的质量远小于试样的质量, 或许可以忽略。

2 测试方法修正

由于密度测量误差主要是由于金属丝在空气中的质量及在浸渍液中质量所致, 所以在空气中称量用金属丝悬挂着的试样的质量时应除去金属丝质量, 试样上附加的悬丝重力余量也应在试样和金属丝总重力余量中扣除, 这样测出的才是试样本身密度。

为了便于操作及计算更加合理, 我们必须根据力学分析得出金属丝重力余量的计算方法。依据牛顿定律, 浸渍液中物体所受浮力 (向上) f, 重力 (向下) G和测得的重力余量F有以下关系

 


对金属丝而言, 平衡时

 


试样平衡时

 


试样附加金属丝平衡时

 


因为试样和金属丝合并后前后无体积变化和质量变化, 所以它们在浸渍液中的受力等于它们独自在浸渍液中受力之和。即

 


将式 (6) 和式 (7) 带入式 (5) 中可得

 


以上分析证明, 试样在浸渍液中的重力余量等于试样和金属丝的重力余量减金属丝的重力余量。这一结论为排除金属丝附加物的影响, 准确计算试样浮力提供了基础。

 


式中, ρ:温度t℃时试样的密度, g/cm3;

My:试样的质量, g;

My+s:浸渍液中试样与金属丝的质量, g;

Ms:浸渍液中金属丝的质量, g;

ρx:浸渍液的密度, g/cm3;

计算试样的密度。

对于试样密度小于浸渍液的密度时, 只需要在金属丝下悬挂不与浸渍液起作用的重锤, 使试样浸没于浸渍液中。加挂的重锤与金属丝视为金属丝的一部分作为整体测量和计算。

笔者认为, 这样统一了操作方法和计算公式 (不分试样密度大于或小于浸渍液密度) , 而且金属丝的质量和体积对地板密度的结果没有影响。

3 实验验证

根据上述推论得出了试样密度测量的精确方法, 这种方法是否合理, 笔者将按GB/T1033-1986中浸渍法 (修正前) 及上述所得修正方法 (修正后) 对不同PVC地板的密度进行测定。

实验选取同质地板和复合地板进行测试, 将其制成10mm×10mm、20mm×20mm、3 0 m m×3 0 m m、5 0 m m×5 0 m m、80mm×80mm、100mm×100mm六种不同尺寸的试件。然后按照GB/T1033-1986中浸渍法及修正的实验操作方法与步骤分别对PVC地板的密度进行测试。修正后实验方法与步骤如下。

1) 在标准环境条件下, 将试样放在精度为0.1mg的分析天平上准确称量其质量my;

2) 将用金属丝悬挂的试样全部浸入温度在23±0.1℃的浸渍液中 (浸渍液放在有固定支架的烧杯或其他容器里) , 试样上端距液面不小于10mm, 除去试样与金属丝表面的气泡, 称量用金属丝悬挂的试样质量My+s;

3) 取下试样, 再将金属丝重新挂上天平浸入浸渍液中, 保持金属丝浸渍深度不变, 称量金属丝的质量Ms;

4) 根据公式计算PVC地板的密度。

表1和表2分别为同质地板和复合地板不同尺寸试样的密度。从表1可以看出, 修正前试样的密度随着试样尺寸的增大, 同质地板的密度呈现逐渐增大的趋势, 且极差为293kg/m3;而GB/T 4085-2005《半硬质聚氯乙烯块状地板》指标要求为公称值±50。采用修正后的公式计算, 试样的密度与试样尺寸没有必然的关系。然而, 我们知道密度作为物质的一种特性, 它不随质量和体积的变化而变化, 只与物质的种类、状态有关。说明修正前测得地板的密度不够准确。采用修正方法, 测得的密度基本一致, 这说明所推断的修正方法可以适用于PVC地板密度测试。通过表1还可以看出, 试样尺寸较小时忽略金属丝的质量可导致错误的结果。试件尺寸较大时, 试样的质量远大于金属丝的质量, 金属丝的质量可以忽略。

表1 不同尺寸试样的同质地板密度     下载原表

表1 不同尺寸试样的同质地板密度

4 结论

1) 采用GB/T 1033-1986中浸渍法测定地板的密度, 试样尺寸较小时忽略金属丝的质量使测得的地板密度偏差较大;试件尺寸较大时, 试样的质量远大于金属丝的质量, 金属丝的质量可以忽略。

表2 不同尺寸试样的复合地板密度     下载原表

表2 不同尺寸试样的复合地板密度

2) 采用修正公式 (my:试样的质量, g;My+s:浸渍液中试样与金属丝的质量, g;Ms:浸渍液中金属丝的质量, g;ρx:浸渍液的密度, g/cm3) 使实验更加严谨, 数据准确。同时, 修正公式在试样密度大于或小于浸渍液密度时都可适用, 统一了密度测量的操作方法和计算公式。


  • 电话咨询
  • 17721147782