ICS59.080.01 W04 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件 GB/Z32013—2015 纺织新材料 热学性能数据表 Newtextilematerials—Datasheetofthermalproperties 2015-09-11发布 2016-04-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本指导性技术文件按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本指导性技术文件由中国纺织工业联合会提出。 本指导性技术文件由全国纺织品标准化技术委员会(SAC/TC209)归口。 本指导性技术文件起草单位:纺织工业标准化研究所、纺织工业科学技术发展中心、常熟市金泉化 纤织造有限责任公司、烟台泰和新材料股份有限公司、中国化学纤维工业协会。 本指导性技术文件主要起草人:刘飞飞、徐路、韩玉茹、李德利、王国建、樊海彬、马千里。 ⅠGB/Z32013—2015 引 言 目前,芳纶、聚苯硫醚纤维、超高分子量聚乙烯纤维、新型聚酯纤维、壳聚糖纤维、聚乳酸纤维等高性 能纤维和新型纺织纤维发展较快,但多处于产业化进程中,其基础数据严重不足,一些书籍、资料所提及 的部分零散数据存在很大差异,且没有注明试验方法,不具有可比性,不能满足产品研发以及应用设计 部门对材料本身基础性能数据的需求。 本指导性技术文件的数据源于质检公益性行业科研专项《纺织新材料基础性能数据标准的研究》成 果,是在收集样品实测值的基础上给出的,有一定的局限性。 本指导性技术文件与现有产品标准不同,不是最终产品需要达到的性能指标,不作为双方贸易以及 判定产品是否合格的依据。 本指导性技术文件仅供参考。有关对本指导性技术文件的建议和意见,向国务院标准化行政主管 部门反映。 ⅡGB/Z32013—2015 纺织新材料 热学性能数据表 1 范围 本指导性技术文件给出了某些纺织纤维的玻璃化温度、熔点、熔融焓、热分解温度和热失重率的热 学性能基础数据。 本指导性技术文件适用于超高分子量聚乙烯纤维、芳纶1414、芳纶1313、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺 纤维、聚对苯二甲酸丙二酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚乳酸纤维、壳聚糖纤维和莱赛尔纤维。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 玻璃化温度 glasstransitiontemperature 非晶态(或半晶)聚合物从橡胶态(黏弹态)向玻璃态的转变温度。 [GB/T6425—2008,定义3.5.4.1] 2.2 熔点 meltingpoint 材料内部的结晶区从结晶态转变为熔融态的温度。 2.3 熔融焓 enthalpyoffusion 在恒压下,材料熔融所需要的热量,单位,KJ/kg或J/g。 [GB/T19466.3—2004,定义3.3] 2.4 热分解温度 thermaldecompositiontemperature 材料内部的大分子被破坏为小分子的温度。 2.5 热失重率 thermalmass-lossratio 材料加热到某个温度时损失质量与其初始质量之比,以百分率表示。 2.6 差示扫描量热法 differentialscanningcalorimetry 在程序控温和一定气氛下,测量输给试样和参比物的热流速率或加热功率(差)与温度或时间关系 的技术。 [GB/T6425—2008,定义3.2.9] 2.7 差示扫描量热曲线(DSC曲线) differentialscanningcalorimetrycurve(DSCcurve) 由差示扫描量热仪测得的输给试样和参比物的热流速率或加热功率(差)与温度或时间的关系曲线 图示。曲线的纵坐标为热流速率(heatflowrate)或称热流量(heatflow),单位为mW(mJ.s-1);横坐标 为温度或时间。 [GB/T6425—2008,定义3.2.10] 1GB/Z32013—2015 2.8 热重法 thermogravimetry(TG) 在程序控温和一定气氛下,测量试样的质量与温度或时间关系的技术。 [GB/T6425—2008,定义3.2.1] 2.9 热重曲线(TG曲线) thermogravimetriccurve(TGcurve) 由热重法测得的数据以质量(或质量分数)随温度或时间变化的形式表示的曲线。曲线的纵坐标为 质量m(或质量分数),向上表示质量增加,向下表示质量减小;横坐标为温度T或时间t,自左向右表示 温度升高或时间增长。 [GB/T6425—2008,定义3.2.5] 3 热学性能数据表 纺织新材料纤维热学性能数据表见表1。 表1 热学性能数据表 纤维名称玻璃化温度 ℃熔点 ℃熔融焓 J/g热分解温度 ℃热失重率 % 400℃600℃800℃ 超高分子量聚乙烯纤维 — 146 238~258450~4702~5 99 100 芳纶1414 — — — 580~5900~214~2850~64 芳纶1313 — — — 430~4400~232~3646~52 聚苯硫醚纤维 100 279 40~55505~5100~155~6560~70 聚酰亚胺纤维 — — — 530~6000~35~1540~73 聚对苯二甲酸丙二酯纤维 51 221 60~65375~39030~40 97 100 聚对苯二甲酸丁二酯纤维 38 225 60~70380~39024~3695~98100 聚乳酸纤维 58 150~16535~55315~340 98 100 100 壳聚糖纤维 — — — 270~29544~5353~6260~66 莱赛尔纤维 — — — 315~33077~8083~88 91 注1:玻璃化温度栏的“—”表示DSC曲线上的玻璃化温度不明显。 注2:芳纶1414、芳纶1313和聚酰亚胺纤维的熔点高,接近热分解温度,或不明显。 注3:壳聚糖纤维和莱赛尔纤维无熔点。 4 试验方法 4.1 玻璃化温度、熔点和熔融焓的测定按照附录A执行。 4.2 热分解温度和热失重率的测定按照附录B执行。 2GB/Z32013—2015 附 录 A (规范性附录) 玻璃化温度、熔点和熔融焓的测定 A.1 原理 用差示扫描量热仪以惰性气体作载体,在升温条件下测得试样的DSC曲线,以熔融峰温度Tpm作 为熔点,以熔融峰与其闭合直线之间的面积作为熔融焓(见图A.1);在去除试样热历史后在升温条件下 测试的DSC曲线,以中点温度Tmg作为试样的玻璃化温度(见图A.2)。 说明: Teim———外推起始温度,基线与转变开始的曲线最大斜率处切线的交点所对应的温度。 Tefm———外推终止温度,基线与转变结束的曲线最大斜率处切线的交点所对应的温度。 Tpm———峰温度,峰达到最大(小)值所对应的温度。 图A.1 说明: Teig———外推起始温度,由曲线低温侧的初始基线外推与曲线拐点处切线的交点。 Tefg———外推终止温度,由曲线高温侧的初始基线外推与曲线拐点处切线的交点。 Tmg———中点温度,与两条外推基线距离相等的线与曲线的交点。 图A.2 A.2 设备和材料 A.2.1 差示扫描量热仪,主要性能如下: a) 能以0.5℃/min~20℃/min的速率,等速升温或降温; b) 能保持试验温度恒定在±0.5℃内至少60min; c) 气体流动速率范围在10mL/min~50mL/min,偏差控制在±10%范围内; d) 仪器能够自动记录DSC曲线,并能进行面积积分,偏差小于2%。 3GB/Z32013—2015 A.2.2 样品皿:材料应保证在测量条件下样品皿不与试样和气氛发生物理或化学变化。样品皿应能够 加盖和密封。 A.2.3 天平:称量准确度为±0.01mg。 A.2.4 气源:氮气,分析级,流速40mL/min。 A.3 试样准备 将试样剪碎,每个试样称取约5mg,每个样品测试3个试样。 A.4 操作步骤 A.4.1 熔点和熔融焓的测定 A.4.1.1 将相同的两个空样品皿放置在仪器的样品支架上,按A.4.1.3的条件测定空白试验基线。 A.4.1.2 称量样品皿及盖,精确到0.01mg,将试样放在其中一个样品皿内,用盖将样品皿密封,再次称 量试样皿后放入仪器内。 A.4.1.3 以10℃/min的速率开始升温,加热到比外推终止温度(Tefm)至少高30℃,或低于热分解温 度20℃~30℃,记录DSC曲线。 A.4.2 玻璃化温度的测定 A.4.2.1 按4.1.3操作后,保持10min。将温度骤冷到比预期的玻璃化温度低至少50℃,保持10min。 A.4.2.2 以10℃/min的速率进行第2次升温,加热到比外推终止温度(Tefg)至少高30℃,或低于热分 解温度20℃~30℃,记录DSC曲线。 A.5 结果表示 A.5.1 熔点 熔点的测定曲线如图A.1所示,分别从图中读取每个试样的熔点值,结果精确至0.1℃。取所有试 样的平均值作为该样品的熔点值,结果修约到整数位。 A.5.2 熔融焓 熔融焓的测定如图A.1所示,测定DSC曲线上的熔融峰与其闭合直线之间的面积作为试样的熔融 焓,结果精确至0.1J/g。取所有试样的平均值作为该样品的熔融焓值,结果修约到整数位。 A.5.3 玻璃化温度 玻璃化温度的测定曲线如图A.2所示,记录每个试样的玻璃化温度,结果精确至0.1℃。取所有试 样的平均值作为该样品的玻璃化温度值,结果修约到整数位。 4GB/Z32013—2015 附 录 B (规范性附录) 热分解温度和热失重率的测定 B.1 原理 用热重分析仪以惰性气体作载体,升温条件下测得试样质量随温度变化的TG曲