用水和酒精测试塑料密度酒精密度和水的密度 _小知识

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塑料的密度是在一定的温度下，秤量试样的重量与同体积水的重量之比值,单位为g/cm3,常用液体浮力法作测定方法。在质量相同的条件下，密度越轻，在等体积，价格相同的情况下，密度越小的材料可以制造的产品越多，单个产品的材料成本也就越低，而且可以减少产品的重量，节省运输等费用。所以，比重是非常重要的属性。特别是在塑料代替金属等材料的时候，是特别大的一个优势。

塑料的密度测试利用阿基米德原理，将待测样品浸入对其润湿而不溶解的浸渍液中，从已知容量的容器中排出已知密度的浸渍液，即可得出塑料的密度。浸渍液可以是蒸馏水、去离子水，也可以是酒精。一般情况下为了简化试验，选择的浸渍液的密度低于试样的密度。例如，聚烯烃类管材材料一般选择酒精。

然而在由国高材分析测试中心举办的塑料密度实验室比对活动中，却发现使用酒精作为浸渍液的实验室测试结果存在一些偏差。比对结束后，国高材分析测试中心对该实验室进行了1V1辅导，并共同查找误差产生原因。

经自查测试结果有效性管控：
1) 每季度用标准砝码对密度计天平进行核查，未发现异常，可以确定设备没有问题。
2) 房间温湿度环境稳定，不会对结果有影响。
3) 而且问题并非偶然，也可以排除人员操作失误。
4) 对比其他实验室，测试过程中只存在浸渍液使用的差异，所以怀疑产生这一问题的原因主要是浸渍液的差异造成的，这种系统误差的可能原因一个是酒精和纯水的浸渍液本身的测试偏差，；另一个是酒精挥发的影响。

因此，针对以上两个可能影响因素设计了一系列实验验证。

01
实验验证
1.1 不同浸渍液对塑料密度测试结果的影响
分别使用纯水和刚开封的酒精作为浸渍液对国高材分析测试中心研制的质控样PS进行重复测试，方案设计见表1 。
表1 浸渍液对测试结果影响实验方案

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测试用设备

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将测试结果进行统计分析，具体测试数据见表2 ，通过数据可以看出：a.酒精测试结果比纯水低约0.003 g/cm3；b.酒精的测试结果更稳定。
表2 不同浸渍液下质控样PS密度测试结果

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查看密度计的说明书，密度计会根据公式1会自动计算样品密度，关键影响因素是密度计内置的浸渍液密度表。
式中，A—样品在空气中的质量；
【用水和酒精测试塑料密度酒精密度和水的密度】B—样品在浸渍液中的质量；
ρ0—浸渍液密度

酒精的密度如图1 所示，密度计通过识别输入的浸渍液温度动态调整内置密度表对应的浸渍液密度，纯水的密度主要是受温度影响比较大，可以信任密度计自动输出的结果，但是当前使用的酒精为市售的分析纯试剂，说明书上密度范围为0.789-0.791，范围较宽而且并不精确，怀疑可能是酒精密度不准确导致的样品密度结果偏低，下一步验证酒精密度对样品密度的影响。

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图1 酒精密度表
1.2 酒精密度测试
使用比重瓶测试刚开封酒精的密度，随机抽取三瓶酒精，每瓶测试3次，水的密度从密度表可以查得，依据公式2计算酒精密度，结果见表3，通过表3可以看出，尽管三个样品均为新开封的酒精，但是酒精密度测试结果也有所不同，按照测试温度查询密度计内置的酒精密度表为0.78695（22.8℃），0.78869（23.1℃），0.78860（23.2℃）也对应不起来。从而可以推断酒精密度是塑料密度测试准确性的一个关键影响因素。
表3 比重瓶测试酒精密度的结果

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1.3 密度测试模式对塑料密度测试结果的影响
选择输入浸渍液温度自动测试模式、手动输入查表浸渍液密度模式、手动输入实测酒精密度模式三种方式测试质控样PS的密度，结果如表4所示。从结果可以看出：a.自动和手动模式下，纯水的测试结果没有明显差异；b.输入酒精温度和输入酒精查表密度两个数据一致，此种情况下酒精的测试结果比对纯水偏低0.003 g/cm3，与1的结论一致；c.输入酒精的实测密度值进行测试与纯水测试结果基本一致。

用水和酒精测试塑料密度 酒精密度和水的密度

用水和酒精测试塑料密度酒精密度和水的密度