EVA材料性能綜合測試方法

材料概述
聚芳酯乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是以乙烯（E）和醋酸乙烯（VA）單體為原料，通過共聚反應制得的熱塑性高分子材料。其性能顯著依賴于VA含量：VA%升高，材料的柔韌性、透明性、耐沖擊性和粘附性增強，但剛性、硬度及軟化點相應下降。這一特性使EVA廣泛應用于光伏封裝膠膜、鞋材、包裝膜、熱熔膠、電線電纜及發泡制品等領域。

核心性能測試項目

1. 基礎物理特性

• 密度測定： 依據標準ISO 1183或ASTM D792，常采用浸沒法（密度梯度柱法或浮力法）測定固態密度。密度通常隨VA含量增加而略降。
• 熔體流動速率(MFR)： 遵循ISO 1131或ASTM D1238標準。在特定溫度（如190℃）及載荷（如2.16 kg）下，測定熔體每10分鐘通過標準口模的質量克數。 VA%增加通常導致MFR顯著升高。
• 醋酸乙烯(VA)含量： 關鍵指標。主要采用紅外光譜法（FTIR）或熱重分析法（TGA）。FTIR通過特定吸收峰（如1740 cm?¹處酯羰基峰）強度與標準曲線對比計算；TGA則依據醋酸乙烯分解溫度區間（約300-400℃）的質量損失推算。

2. 力學性能評估

• 拉伸性能： 按ISO 527或ASTM D638執行拉伸測試。關鍵參數包括拉伸強度、斷裂伸長率及彈性模量（屈服模量或正割模量）。VA%升高通常伴隨拉伸強度下降、斷裂伸長率顯著提升。
• 撕裂強度： 參照ISO 34-1或ASTM D624，采用直角或褲型試樣評估抗撕裂能力。柔韌性應用（如薄膜）的核心指標。
• 沖擊強度： 常用簡支梁/懸臂梁法（ISO 179/ISO 180, ASTM D256）測定缺口或無缺口樣條在沖擊載荷下的斷裂能。 VA%增加通常顯著改善抗沖擊韌性。
• 硬度： 依據ISO 868或ASTM D2240，使用邵氏A（軟質）或邵氏D（稍硬質）硬度計測量。VA%升高導致硬度下降。
• 壓縮永久變形： 依據ISO 815或ASTM D395測試。試樣在規定溫度/時間下壓縮至恒定形變，測量恢復后的殘余變形。反映材料彈性恢復能力，對密封、減震應用尤為重要。

3. 熱學性能分析

• 維卡軟化溫度(VST)： 按ISO 306或ASTM D1525測定。特定載荷下標準壓針刺入試樣1mm深度的溫度，反映材料熱變形趨勢。
• 熔融與結晶行為： 采用差示掃描量熱法（DSC, ISO 11357, ASTM D3418）測定熔點(Tm)、結晶溫度(Tc)及結晶度(Xc)。熔點與結晶度通常隨VA%增加而下降。
• 熱失重分析(TGA)： 依據ISO 11358或ASTM E1131，在程序控溫下監測材料質量隨溫度/時間的變化，評估熱穩定性及主要分解溫度。
• 熱膨脹系數(CTE)： 使用熱機械分析儀（TMA, ASTM E831）測量材料在特定溫度區間內的尺寸變化率，對高溫應用匹配性至關重要。

4. 耐候性與環境穩定性

• 紫外老化測試： 參照ISO 4892或ASTM G154/G155，利用氙燈/紫外熒光燈模擬日光，定期評估外觀（色差、黃變指數）、力學性能（拉伸、沖擊）及透光率變化。
• 濕熱老化測試: 依據相關規范（如IEC 61215附錄中針對光伏材料），將試樣置于高溫高濕（如85℃/85%RH）環境，考察性能衰減速率。
• 氧化誘導期(OIT)： 基于ISO 11357或ASTM D3895，通過DSC測量材料在高溫氧氣中發生明顯氧化的時間， 評估抗氧化穩定性與長期耐熱能力的關鍵指標。

5. 光學與電學性能

• 透光率與霧度： 依ISO 13468 / ISO 14782或ASTM D1003，使用霧度計測定材料（尤其薄膜）的可見光透過率及引起散射霧化的程度（霧度），對光學應用至關重要。
• 體積電阻率： 按IEC 60093或ASTM D257測量材料抵抗體積導電的能力，評估其在絕緣應用（如電纜）中的適用性。

6. 其他特定測試

• 剝離強度： 針對粘接應用（如光伏膠膜），依據相關標準（如ASTM D1876或其衍生方法）測試EVA與其他材料（玻璃、背板）界面的粘接力。
• 交聯度： 針對交聯型EVA（如光伏封裝膠膜），常用溶劑萃取法（二甲苯等）測定凝膠含量以衡量交聯程度。
• 發泡性能： 對發泡EVA，需關注發泡倍率、泡孔結構、回彈性及壓縮疲勞等特性。

測試要點說明

• 樣品狀態調節： 測試前樣品需按標準（如ISO 291, ASTM D618）在恒定溫濕度環境中平衡處理（通常23±2℃，50±10%RH，>40h）。
• 關鍵影響因素： VA含量是決定EVA性能的核心；分子量及分布影響熔體特性與力學強度；添加劑（抗氧劑、紫外吸收劑、阻燃劑等）顯著改變熱穩定性、耐候性及特定功能。
• 應用導向測試： 測試項目選擇需緊密結合最終用途。光伏膠膜需重點關注透光率、剝離強度、交聯度及長期耐候性；鞋材側重柔韌性、耐磨及壓縮變形；熱熔膠著重粘接性能及熔體特性。

測試項目與應用關聯表

系統化的性能測試是理解EVA材料特性、確保其滿足特定應用需求的基礎。測試方案需依據材料配方（尤其VA含量）、加工工藝及最終使用環境科學定制。準確規范的測試數據不僅指導材料研發與生產控制，更是保障最終產品性能和可靠性的核心依據。