聚合物性能常用测试技术及自动化（第二版）

第二版前言

本书初版于2015年1月出版发行，由于本书完全是从设计、实验现场出发，总结经验写成，所以也得到了读者的好评。有的院校也将本书选作实验教材。

转眼几年过去了，尽管本人已逾古稀，但仍然工作在聚合物实验这一领域，从事相关研究与设计工作。于是，又有了一些新的体会和成果。

第二版在初版的基础上，主要增加了特性黏度的全自动测试系统的全新内容，包括溶液的自动配制，自动进液、排液、测试、清洗；另外，还增加了电气材料、水处理领域材料的黏度实验方法；增加了比较全面的的自动化熔体流动速率测试技术、方法。

近几年，我访问了一些实验室，包括内蒙古、新疆、宁夏、云南等地的一些PVC、PET、PA实验室，他们的一些很好的经验，也在这次的改版中，有所体现。

对于那么多朋友的支持和帮助，那么多的无私奉献，我在此再一次表示由衷的感谢。

姚汉樑

于上海

2019-12-4

版前言

在先后完成了近十项省部级的科研项目后，1989年，我承接了一项我国进出口商品检验局用于特性黏度实验的精密恒温槽的科研项目。由于是针对聚酯切片的特性黏度测试，特别是ASTM D4063聚酯切片黏度测试的技术要求，所以各项温控指标，包括长时间稳定性，都必须达到±0.01℃。项目于次年完成，并于1992年1月25日通过了由上海市高等教育局主持的上海市科委鉴定，样机现场设在上海氯碱总厂黏度实验室。就此，我国开创了使用国产设备进行符合国际标准的黏度实验的时代。

理论和实践的统一，理论对实践的指导，这是我一贯遵循的原则。总有朋友问我，你控制的温度怎么会这么稳定，全温度范围的线性怎么会这么好，其实，这就是理论指导实践的结果。有的人是在反复地做着重复的试验，试图找出化的解决方案，而我则是在设计和实际的调试过程中，建立了一些数学模型，这在本书中多次出现。这源于我对数学的又一份爱好。我在1982年发表的处女作，就是《用函数型计算器求解非线性方程》。

在本书中分类讲述了目前国内产品存在的问题，讲述了仪器制造与测试精度的关系。更用了一定的篇幅讲述了测试仪器及其实验自动化，这些，有的已经实现，有的将要实现，有的还在构思中。不过，这也为仪器生产厂家提供了一种创新的思路。

近几年来，在相关协会、专业委员会的年会上，我经常做一些有关材料测试技术方面的报告，也多了解了一些企业、科研院所的实验室的情况，以及国内一些仪器设备生产厂家的现状，一种想比较深入地介绍具体的贴近现场的实验技术的冲动，油然而生。这一冲动，就忙了我这么多年，不过，总算完稿了。

今后，也许我除了偶去研发新的项目外，主要的，还是集中于各项测试技术的自动化，在高精度、高稳定、高可靠，人性化的自动化方面，在快快乐乐的、轻轻松松的氛围中，继续进取。

如果本书能对读者带来丁点帮助，这是我的幸运。

不过，由于笔者毕竟水平有限，文中会有不妥之处，衷心希望读者批评指出，研究探讨。

感谢我的团队的伙伴们，对本书部分图片、文字所做的整理工作。

更要感谢在我长期的工作中，帮助、支持我的朋友，特别是逼着我一次次柳暗花明又一村的朋友们！

姚汉樑

二零一四年一月廿二日

七月四日修改于上海

本书从专业的角度出发，依据作者30多年的实际研发工作经验，对聚合物常用性能测试技术及自动化实验技术进行了总结。概述了聚合物常用的性能测试专业实验，如黏度黏数分子量、维卡软化点温度、负荷热变形温度、熔体流动速率、水分含量以及转矩流变实验等。在本次再版中，还增加了目前较新的特性黏度全自动测试系统的使用、电气材料及水处理材料的黏度实验方法、自动化熔体流动速率测试技术等。

本书不仅适合作为高分子材料相关专业实验室技术人员的实验指导用书，也可作为相关专业师生的学习用书，更为可贵的是，本书还可为相关仪器制造商研发作为参考读物。

作者简介：姚汉樑

自动控制专业

上海市科协会员

中塑协专家委员会专家

高级工程师

yaohl-2005@163.com

姚汉樑，上海思尔达科学仪器有限公司，总工程师，高级工程师，姚汉樑（1947～），电气自动控制专业，2007年自上海第二工业大学退休，现任中国塑协专家委员会专家、上海市科协（1989年）会员、《合成纤维工业》编委、上海电机学院姚汉樑德育奖学金创立者，上海思尔达科学仪器有限公司总工程师，高级工程师。 

上海市科委的上海市十五年（1986～2000）科技发展规划调研、预测、论证工作组成员， 

上世纪60～70年代在上海第五机床厂从事机床电气技术，80年代调上海轻工业机械技术研究所橡胶塑料机械研究室从事电气控制系统设计，80年代中后期调上海第二工业大学从事教学和科研，同时从1990年起至今，从事聚合物测试设备的研究设计。 

姚汉樑先生先后共完成科研课题十余项。 

1982年起，在公开出版发行的的出版物上发表了： 

《用函数型计算器求解非线性方程》（处女作）； 

《微计算机RT单据显示器》； 

《从国内外微电子技术在塑料成型机械上的应用谈上海市开发应用的对策》（第二作者）； 

《非晶形聚合物在注塑模具内冷却时间的计算程序》（译稿）； 

《集成电路电焊机自控节电装置》； 

《低压电源远控开关（讨论）》； 

《光耦合器件及其应用》； 

《三相异步电动机断相保护失控分析》； 

《一种模数转换电路》； 

《特性黏度的自动测试及数据拟合》； 

《精密恒温槽的结构研究》； 

《黏度及自动测试技术》； 

《塑料熔体（质量、体积）流动速率及溶体密度的测定》； 

《压差法水分测定》； 

等总计约七十篇论文和科普文章。并著有： 

《中国印象之西部大美》（摄影游记），2011.4，由中国摄影家协会组稿出版； 

《聚合物性能常用测试技术及自动化》，2015.1，由化学工业出版社出版。 

姚汉樑先生于1990年承担的上海市科委关于用于按ASTM D2857的聚酯切片特性黏度分析测试用的精密恒温槽的课题研究，改变了国内没有这类工业化的精密恒温槽生产的局面，同时也奠定了他涉足高聚物材料分析测试领域的基础。

第1章黏数、特性黏度及其测试 / 001

1.1概述002

1.2聚酯切片（PET）的试验方法009

1.3聚酰胺的试验方法019

1.4聚氯乙烯的试验方法025

1.5聚碳酸酯的试验方法030

1.6硅橡胶的试验方法032

1.7纸浆与黏胶纤维用浆粕的黏度试验方法033

1.8氨纶的实验方法038

1.9纤维素电气绝缘材料黏均聚合度的测量方法040

1.10水处理剂——聚天冬氨酸（盐）的特性黏度的测定方法042

1.11聚乙烯和聚丙烯043

1.12其他材料的简要试验方法046

1.13多点外推法求解特性黏度η050

1.14影响测试结果的因素051

附件056

参考文献057

第2章黏数、特性黏度等的自动测试技术 / 059

2.1系统结构059

2.2测试流程066

2.3操作068

2.4自动黏度测试技术中的线性数据拟合技术079

2.5自动黏度测试技术中的非线性拟合技术081

2.6使用过程中黏度计的清洗——润洗082

2.7溶液的自动配制技术083

2.8溶剂溶液的自动进样装置086

2.9毛细管黏度计的自动润洗与清洗087

2.10全自动黏度实验的控制系统和展望088

2.11自动黏度测试技术的适用范围089

2.12自动黏度测试常见故障及其分析090

附件一096

附件二101

参考文献101

第3章维卡软化点及其测试 / 102

3.1测试原理102

3.2试验标准103

3.3试样制备105

3.4试验过程108

3.5维卡软化点的自动测试技术111

3.6维卡软化点试验必须注意的几个问题116

参考文献121

第4章负荷热变形温度的测定 / 122

4.1测试原理122

4.2试验标准123

4.3试样124

4.4试验过程128

4.5施加力131

4.6标准挠度136

4.7负荷热变形的自动测试技术137

4.8一种自动化的热变形/维卡软化点测试仪141

4.9负荷热变形试验要注意的几个问题142

参考文献143

第5章塑料熔体流动速率及其试验技术 / 144

5.1测试原理144

5.2熔体流动速率基本试验方法——切割称重法145

5.3定容计时法测试熔体流动速率152

5.4熔体密度测试方法155

5.5高熔体流动速率的测定方法156

5.6熔体流动比的计算157

5.7流变性能试验158

5.8耐腐蚀问题159

5.9清洗160

5.10自动测试技术161

5.11一种实用的自动化熔体流动速率仪167

5.12MI-ROBO熔体流动速率仪169

5.13熔体流动速率仪的主要技术要求及检测方法170

5.14试验中常见的问题175

附件179

参考文献183

第6章水分含量的测试技术 / 185

6.1烘箱法测定186

6.2卤素水分测定187

6.3真空压差法水分测定190

6.4卡尔·费休法水分测定199

6.5几种含水量试验方法的比较213

参考文献213

第7章转矩流变试验技术 / 214

7.1转矩流变仪构成215

7.2转矩流变仪的组成结构217

7.3主机——动力部分221

7.4密炼224

7.5挤出233

7.6控制系统241

7.7试验数据处理系统249

7.8试验参数256

7.9常见问题257

7.10转矩流变仪的发展259

附件一261

附件二262

附件三263

附件四263

参考文献263

第二版后记265

版后记266

本书从专业的角度出发，依据作者30多年的实际研发工作经验，对聚合物常用性能测试技术及自动化实验技术进行了总结。概述了聚合物常用的性能测试专业实验，如黏度黏数分子量、维卡软化点温度、负荷热变形温度、熔体流动速率、水分含量以及转矩流变实验等。在本次再版中，还增加了目前较新的特性黏度全自动测试系统的使用、电气材料及水处理材料的黏度实验方法、自动化熔体流动速率测试技术等。

本书不仅适合作为高分子材料相关专业实验室技术人员的实验指导用书，也可作为相关专业师生的学习用书，更为可贵的是，本书还可为相关仪器制造商研发作为参考读物。

作者简介：姚汉樑

自动控制专业

上海市科协会员

中塑协专家委员会专家

高级工程师

yaohl-2005@163.com

姚汉樑，上海思尔达科学仪器有限公司，总工程师，高级工程师，姚汉樑（1947～），电气自动控制专业，2007年自上海第二工业大学退休，现任中国塑协专家委员会专家、上海市科协（1989年）会员、《合成纤维工业》编委、上海电机学院姚汉樑德育奖学金创立者，上海思尔达科学仪器有限公司总工程师，高级工程师。 

上海市科委的上海市十五年（1986～2000）科技发展规划调研、预测、论证工作组成员， 

上世纪60～70年代在上海第五机床厂从事机床电气技术，80年代调上海轻工业机械技术研究所橡胶塑料机械研究室从事电气控制系统设计，80年代中后期调上海第二工业大学从事教学和科研，同时从1990年起至今，从事聚合物测试设备的研究设计。 

姚汉樑先生先后共完成科研课题十余项。 

1982年起，在公开出版发行的的出版物上发表了： 

《用函数型计算器求解非线性方程》（处女作）； 

《微计算机RT单据显示器》； 

《从国内外微电子技术在塑料成型机械上的应用谈上海市开发应用的对策》（第二作者）； 

《非晶形聚合物在注塑模具内冷却时间的计算程序》（译稿）； 

《集成电路电焊机自控节电装置》； 

《低压电源远控开关（讨论）》； 

《光耦合器件及其应用》； 

《三相异步电动机断相保护失控分析》； 

《一种模数转换电路》； 

《特性黏度的自动测试及数据拟合》； 

《精密恒温槽的结构研究》； 

《黏度及自动测试技术》； 

《塑料熔体（质量、体积）流动速率及溶体密度的测定》； 

《压差法水分测定》； 

等总计约七十篇论文和科普文章。并著有： 

《中国印象之西部大美》（摄影游记），2011.4，由中国摄影家协会组稿出版； 

《聚合物性能常用测试技术及自动化》，2015.1，由化学工业出版社出版。 

姚汉樑先生于1990年承担的上海市科委关于用于按ASTM D2857的聚酯切片特性黏度分析测试用的精密恒温槽的课题研究，改变了国内没有这类工业化的精密恒温槽生产的局面，同时也奠定了他涉足高聚物材料分析测试领域的基础。