一、介绍
塑料分析是对塑料材料及其制品的化学成分、物理性能、机械强度、热性能等进行系统性测试和评估的过程。塑料以其轻质、易成型、功能多样等优点，已成为现代工业中应用最广泛的材料之一。
从汽车零部件到电子产品外壳，从医疗器械到日用消费品，塑料的性能直接决定了最终产品的质量、寿命和安全性。因此，科学的塑料分析是确保材料正确使用和产品性能达标的重要保障。
二、目的与意义
在工业生产中，塑料材料的选型错误或性能不达标，会引发一系列严重问题。如果使用了错误的塑料种类（成分偏差），可能导致产品在特定环境下（如高温、化学接触）迅速劣化失效。如果材料的机械强度不足，产品则可能在使用中轻易断裂、变形，甚至造成安全事故。
因此，塑料的成分准确性和机械强度达标，是衡量其质量和适用性的最重要指标。
对塑料进行成分和机械强度的分析检测，已成为产品开发、原材料验收和生产质控必备的最重要的工序。这是从源头杜绝因材料问题导致产品失败的必备手段。
三、核心分析项目
1. 成分分析 成分分析旨在鉴定塑料的“身份”，确定其是哪一种聚合物，并了解其基本组成。
- 测试标准： GB/T 6040, ASTM E1252 (红外光谱)；ISO 11357, ASTM D3418 (差示扫描量热)；ISO 11358, ASTM E1131 (热重分析)。
- 主要设备： 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)；差示扫描量热仪(DSC)；热重分析仪(TGA)。
- 应用场景：
- 原材料验收： 确认来料与指定牌号的材质一致。
- 失效分析： 判断产品失效是否因用错材料导致。
- 竞争品分析： 快速鉴定竞争对手产品所用塑料类型。
- 质量控制： 监控回收料或改性料的成分稳定性。
2. 机械强度测试 这类测试评估塑料材料在受到外力时的表现，是产品结构设计和可靠性评估的基础。
- 测试标准： ISO 527, ASTM D638 (拉伸性能)；ISO 178, ASTM D790 (弯曲性能)；ISO 179/180, ASTM D256 (冲击性能)。
- 主要设备： 万能材料试验机；摆锤冲击试验机/悬臂梁冲击试验机。
- 应用场景：
- 产品设计： 为有限元分析(FEA)提供材料力学参数。
- 材料选型： 对比不同材料的强度、刚度和韧性。
- 质量控制： 检验不同批次材料的机械性能是否稳定。
- 工艺优化： 评估注塑工艺参数对产品强度的影响。
四、其他重要分析项目
1. 热性能分析 评估塑料材料在受热时的行为，决定了其使用的温度上限。
- 测试标准： ISO 75, ASTM D648 (热变形温度, HDT)；ISO 306, ASTM D1525 (维卡软化温度, VST)。
- 主要设备： 热变形/维卡软化点温度测定仪。
- 应用场景： 汽车行业（发动机舱内零部件）；电子电器行业（设备外壳、连接器）；厨具行业（耐热水部件）。
2. 熔融流动速率 (MFR) 表征塑料在熔融状态下的流动性，是衡量其加工性能的关键指标。
- 测试标准： ISO 1133, ASTM D1238。
- 主要设备： 熔体流动速率仪。
- 应用场景： 注塑成型工艺的质量控制；原材料来料检验；回收料性能评估。
五、交叉应用案例：手持设备外壳跌落开裂的失效分析
某公司的一款手持式吸尘器，在用户中出现多起轻微跌落即导致外壳开裂的投诉，严重影响品牌声誉。
分析流程： 研发团队将失效的外壳样品送至实验室进行全面的塑料分析。设计图纸要求该外壳使用具有高抗冲击性的PC/ABS合金材料。
- 首先，对失效外壳的碎片进行成分分析。使用FTIR红外光谱仪测试，光谱图显示其主要成分为ABS，并未发现PC（聚碳酸酯）的特征吸收峰。
- 为进一步验证，取样进行DSC差示扫描量热分析，结果只观察到ABS的玻璃化转变温度，同样未发现PC的对应热转变。
- 为了量化性能差异，团队从合格的PC/ABS原料粒子和失效外壳上分别制备了标准样条，进行机械强度测试中的悬臂梁冲击试验。
分析结果： 成分分析确认，该批次失效外壳的实际用料为普通ABS，而非高冲击强度的PC/ABS合金。冲击性能测试结果显示，失效外壳材料的冲击强度仅为设计要求PC/ABS材料的40%左右。
解决方案： 根本原因被确定为供应商在生产过程中擅自更换了成本更低的材料。公司立即采取措施：
- 召回并更换问题批次的产品。
- 终止与该供应商的合作。
- 建立严格的原材料入厂检验流程，将FTIR成分鉴定和关键机械强度测试作为塑料件供应商的强制性批次检验项目，从源头上杜绝了此类质量事故的再次发生。