化工检测

ISO 11357是塑料热机械性能检测的核心国际标准，其中热变形温度（HDT）测定是评价塑料在受热与负荷共同作用下耐热能力的关键方法。本文基于ISO 11357-2《塑料 热机械分析第2部分：热变形温度和维卡软化温度的测定》，详细拆解试样制备、装置校准、操作流程等关键环节，帮助从业者掌握规范检测方法，确保结果的准确性与可比性。

ISO 11357标准中热变形温度的定义与适用范围

热变形温度（HDT）在ISO 11357-2中定义为：在规定弯曲应力下，试样中点挠度达到0.2mm时的温度。该指标反映塑料在“热+负荷”耦合环境下的抗变形能力，是家电外壳、汽车部件等产品选材的核心依据。

标准适用于热塑性塑料，以及在试验条件下可可逆软化的热固性塑料（如酚醛树脂）和弹性体；但不适用于试验温度范围内发生分解、交联的材料（如某些高温热固性塑料），此类材料需采用ISO 75等其他标准。

需注意，HDT是“条件性指标”——结果依赖于试验负荷、加热速率等参数，因此报告必须注明所用弯曲应力（如0.45MPa）和加热速率（5℃/min），否则无法与其他结果对比。

试样的制备与状态调节要求

ISO 11357-2规定标准试样尺寸为长120±2mm、宽10±0.5mm、厚4±0.2mm。若材料厚度偏离（3-6mm），需保证厚度均匀（偏差≤0.1mm），并在结果中注明厚度。

试样优先采用注塑成型（符合ISO 294），确保材质均匀；机械加工试样需用细砂纸打磨（粗糙度Ra≤0.8μm），边缘倒角（半径0.5-1mm），避免应力集中破裂。

试样需在23±2℃、50±5%RH环境中状态调节至少40小时（聚酰胺等吸湿性材料需延长至96小时），消除成型应力。调节后2小时内完成试验，避免环境影响。

试样数量至少3个——若单个结果与平均值偏差超5℃，需重新测试或增加试样，减少随机误差。

试验装置的组成与校准要点

试验装置需包含五大核心部分：加热介质槽（常用硅油，热稳定且不与试样反应）、温度控制系统（铂电阻传感器，精度±0.5℃）、负荷装置（施加0.45MPa或1.80MPa弯曲应力，力值精度±1%）、变形测量系统（位移传感器，精度±0.01mm）、三点弯曲支架（支座间距100±1mm，不锈钢材质）。

校准需定期进行：温度传感器每年用标准温度计校准；负荷装置校准力值与应力的对应关系（如0.45MPa对应1.8N力）；变形系统校准位移线性度；加热槽需检查温度均匀性（槽内温差≤1℃）。

试验条件的选择规范

弯曲应力选择需匹配材料应用：0.45MPa适用于轻负荷通用塑料（PE、PP），1.80MPa适用于重负荷工程塑料（PC、ABS）。若材料标准有规定（如GB/T 1634），需按标准执行。

加热速率强制为5±0.5℃/min——更快速率（如12℃/min）会导致结果偏高，需在报告中注明，但不具备标准可比性。

加热介质液面需高于试样25mm，确保受热均匀；温度超200℃时需用带冷却的槽，避免介质降解。

试验操作的分步实施

1、安装试样：将试样放入三点弯曲支架，确保长度方向与支座平行，注塑流动方向垂直于弯曲方向（避免各向异性），记录浇口位置。

2、调试变形测量：位移传感器轻触试样中点（力≤0.1N），初始位移归零；千分表需固定表座，避免振动影响。

3、施加负荷：缓慢施加规定力（如0.45MPa对应1.8N），无冲击——过快施加会导致初始变形过大，结果偏低。

4、升温与记录：支架浸入介质槽，启动加热（5℃/min速率），每1℃记录温度与变形量（或软件自动采集，采样频率≥1Hz）。

5、终止试验：变形量达0.20mm时，记录温度（精确到0.1℃）；若试样提前破裂，记录破裂温度并注明“无效”。

6、重复测试：完成一个试样后，待介质降温至23℃以下，再测试下一个，避免余热影响。

结果的计算与异常处理

结果为至少3个有效试样的算术平均值，保留一位小数（如85.3℃）。若1个试样无效（破裂），用剩余2个计算并注明数量；无效试样超1个则重新制备。

温度传感器偏差需修正：如传感器显示100℃时实际为99.5℃，则结果=测试温度-0.5℃。

报告需包含：试样尺寸、状态调节条件、弯曲应力、加热速率、介质类型、平均值与单个结果，确保追溯性。

试验中的常见问题与解决策略

1、变形量不准确：多因传感器未对准中点或支架松动——安装时用卡尺确认位置，固定支架螺丝。

2、温度速率不稳：加热功率不足或介质无搅拌——校准加热系统，使用带搅拌的槽（50-100rpm）。

3、试样破裂：表面有划痕或边缘未倒角——重新打磨试样，确保边缘光滑。

4、结果偏差大：状态调节不足或注塑方向不一致——延长调节时间，确保所有试样流动方向一致。