颗粒强度测定仪：自由树脂颗粒强度的测定操作规范与应用方案

1 前言

自由树脂是一类具有良好可塑性和成型性能的高分子材料，广泛应用于3D打印耗材、精密铸造模料、医疗模型及工业原型制造等领域。由于该类材料通常以颗粒形式使用，其抗压性能会直接影响储运稳定性及后续加工过程。颗粒强度不足易在运输和投料过程中破碎粉化，造成原料损耗和下料波动；强度过高则可能影响熔融效率，增加加工能耗。

自由树脂颗粒受压时主要表现为塑性形变，随着载荷增加逐渐压缩变形，因此检测过程中需采用适用于塑性颗粒的测试模式，以准确获取压缩过程中的最大承载力。

本方案依据GB/T 44750-2024《颗粒 抗压强度的测量》及GB/T 1041-2008《塑料 压缩性能的测定》等相关标准，结合颗粒强度测定仪建立规范化检测流程，可用于热塑性树脂颗粒、热固性树脂颗粒、环氧树脂颗粒、聚氨酯树脂颗粒等高分子材料的抗压性能评价，为生产质控、来料检验及材料研发提供数据支持。

2 仪器与试剂

2.1 仪器

颗粒强度测定仪；标准分样筛（根据树脂颗粒粒径配备相应规格）；镊子等。

图 1：颗粒强度测定仪外观图

2.2 样品与辅助用品

自由树脂颗粒；无水乙醇（分析纯）；无尘软毛刷。

3 实验方法

3.1 样品准备

取样：按照 GB/T 41948《颗粒表征 样品准备》的规定进行取样。从批量产品中随机采集具有代表性的自由树脂样品，取样量应足够完成全部测试。

筛分等级：

根据产品标准规定的粒度范围，使用对应规格的标准筛对样品进行筛分。常见的自由树脂颗粒粒度分级如下：

Ÿ 细颗粒树脂：粒径 d ＜ 2.00 mm

Ÿ 中颗粒树脂：2.00 mm ≤ d ＜5.00 mm

Ÿ 粗颗粒树脂：d ≥ 5.00 mm

筛分后选取目标粒度区间的完整颗粒备用。

样品挑选：用镊子从筛分后的样品中随机选取 30 粒完整、表面无明显缺陷的自由树脂颗粒。

注：同一类型的样品应选择 20 ~ 60 个颗粒进行测量。建议每批次检测选取 30 粒，以兼顾检测效率与统计代表性。对于尺寸较大的树脂颗粒，可适当减少测试粒数，但不少于 20 粒。

3.2 样品测试步骤

开机自检：开启颗粒强度测定仪电源，选择颗粒类型（自由树脂属于塑性颗粒），仪器自动完成整机自

检。压杆自动升降归零，自检完成后，界面显示“待检测”。

模式选择：根据自由树脂颗粒的形状选择对应的检测界面（球形颗粒或柱形颗粒），清空历

史测试数据。

样品放置：用镊子夹取 1 颗自由树脂颗粒平稳放置于样品托盘中心区域，保证颗粒居中无倾斜。

启动测试：点击“开始”进行测试。对于塑性颗粒，压杆匀速向下运动，接触样品后将继续向下运动对样品进行一定压缩，记录压缩过程中的最大压力值。

数据采集：仪器持续实时采集压力数值，自由树脂颗粒在受压过程中先发生形变，随着压杆继续下压，压力逐渐增大。当达到设定的压缩条件或颗粒发生破裂时，设备自动记录压缩过程中的最大压力值，压杆自动回升至初始位置，单次测试数据自动存入系统。

清理托盘：单次测试完成后，用毛刷清扫托盘内树脂碎屑及残余物，再进行下一粒测试。

平行测试：每组连续有效测试 15 粒，中途若颗粒打滑或出现异常，点击“停止”舍弃本次数据，重新检测。

测试原理说明：塑性颗粒在抗压强度测量过程中，颗粒所受的最大压力值需结合颗粒在测量过程中受力的大小和颗粒的相对形变量判断。仪器自动识别并记录压缩全过程中的最大压力值作为该颗粒的强度指标。

3.3 颗粒强度测定仪操作说明

颗粒类型选择：开机主界面选择“塑性颗粒”（自由树脂属于塑性颗粒）。

形状选择：根据颗粒实际形状选择球形或柱形检测界面

清零：如仪器不显示“0”，点击“清零”按键。

查看数据：点击“查看”进入查看界面，可存储 15 次测试数据，保存平均值及变异系数。打印：点击“打印”打印本轮测试数据。

清空：点击“清空”清空本轮测试数据粒。

图 2：样品筛分与测试过程

4 结果与讨论

4.1 结果统计

仪器自动存储 15 组单粒颗粒破碎压力值，自动计算：

单粒颗粒强度：破碎瞬间最大压力，单位 N；

批次平均颗粒强度：15 组数据算术平均值，单位 N；

变异系数 Cv：反映自由树脂颗粒强度均匀性，用于评价造粒工艺稳定性。

无需额外换算公式，直接以仪器输出平均压力作为最终检测结果。

4.2 测试结果

图 3：颗粒强度测试数据图

4.3 精密度

变异系数越小，说明颗粒均匀性越好。颗粒的形状、大小及制备工艺的一致性会影响颗粒的颗粒强度结果。

5 方案特点与优势

5.1 仪器性能亮点

操控便捷：配备触摸式人机界面，参数预设后一键启动，数据自动统计并支持结果打印。

智能防护：内置超压停机保护功能，有效防止高硬度颗粒对传感器造成损坏。

高分辨检测：力值分辨力达0.01 N，能够清晰识别不同配方或切粒工艺带来的强度差异，为材料改性与工艺调优提供精细数据支撑。

专用检测模式：针对塑性颗粒形变主导的力学特征，设置塑性颗粒专用测试模式，可完整记录压缩全过程的受力—形变关系，准确锁定最大压力值。

5.2 适用对象与检测能力

样品类型：涵盖热塑性树脂颗粒、热固性树脂颗粒、环氧树脂颗粒、聚氨酯树脂颗粒及各类高分子颗粒材料。

尺寸兼容：适配粒径0.2~25 mm（或0.5~25 mm，视仪器型号而定）的颗粒，支持球形及柱形颗粒检测。

效率表现：单粒检测耗时短，数据重复性良好，可满足批量化快速检测需求。

5.3 关键质控要点

环境管控：建议在温度10~30℃、相对湿度≤70%的实验环境下操作，部分树脂材料易吸湿，湿度控制尤为关键。

筛分规范：须依据产品标准规定的粒度范围进行筛分，确保所测颗粒粒径符合规格要求。

取样代表性：严格遵循随机取样原则，保证检测结果能够真实反映批次产品的整体质量水平。

规范操作与维护：测试前后及时清理托盘碎屑及残余物，保持仪器洁净干燥；定期使用标准砝码对力值进行校验，保障长期检测数据准确可靠。

6 结论

本方案基于相关标准要求，利用颗粒强度测定仪的塑性颗粒检测模式，建立了适用于自由树脂颗粒的抗压强度测试方法。该方法结合材料受压形变特点，可准确获取颗粒压缩过程中的最大压力值，检测结果具有较好的稳定性和参考价值。

通过规范化测试流程，可有效评价自由树脂颗粒在储运及加工环节中的抗压能力，为生产过程控制、原料筛选及材料性能优化提供可靠依据，适用于树脂颗粒生产企业、加工企业及科研机构等应用场景。