1 前言

自由樹脂是一類具有良好可塑性和成型性能的高分子材料，廣泛應用于3D打印耗材、精密鑄造模料、醫療模型及工業原型制造等領域。由于該類材料通常以顆粒形式使用，其抗壓性能會直接影響儲運穩定性及后續加工過程。顆粒強度不足易在運輸和投料過程中破碎粉化，造成原料損耗和下料波動；強度過高則可能影響熔融效率，增加加工能耗。

自由樹脂顆粒受壓時主要表現為塑性形變，隨著載荷增加逐漸壓縮變形，因此檢測過程中需采用適用于塑性顆粒的測試模式，以準確獲取壓縮過程中的最大承載力。

本方案依據GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強度的測量》及GB/T 1041-2008《塑料 壓縮性能的測定》等相關標準，結合顆粒強度測定儀建立規范化檢測流程，可用于熱塑性樹脂顆粒、熱固性樹脂顆粒、環氧樹脂顆粒、聚氨酯樹脂顆粒等高分子材料的抗壓性能評價，為生產質控、來料檢驗及材料研發提供數據支持。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

顆粒強度測定儀；標準分樣篩（根據樹脂顆粒粒徑配備相應規格）；鑷子等。

圖 1：顆粒強度測定儀外觀圖

2.2 樣品與輔助用品

自由樹脂顆粒；無水乙醇（分析純）；無塵軟毛刷。

3 實驗方法

3.1 樣品準備

取樣：按照 GB/T 41948《顆粒表征 樣品準備》的規定進行取樣。從批量產品中隨機采集具有代表性的自由樹脂樣品，取樣量應足夠完成全部測試。

篩分等級：

根據產品標準規定的粒度范圍，使用對應規格的標準篩對樣品進行篩分。常見的自由樹脂顆粒粒度分級如下：

? 細顆粒樹脂：粒徑 d ＜ 2.00 mm

? 中顆粒樹脂：2.00 mm ≤ d ＜5.00 mm

? 粗顆粒樹脂：d ≥ 5.00 mm

篩分后選取目標粒度區間的完整顆粒備用。

樣品挑選：用鑷子從篩分后的樣品中隨機選取 30 粒完整、表面無明顯缺陷的自由樹脂顆粒。

注：同一類型的樣品應選擇 20 ~ 60 個顆粒進行測量。建議每批次檢測選取 30 粒，以兼顧檢測效率與統計代表性。對于尺寸較大的樹脂顆粒，可適當減少測試粒數，但不少于 20 粒。

3.2 樣品測試步驟

開機自檢：開啟顆粒強度測定儀電源，選擇顆粒類型（自由樹脂屬于塑性顆粒），儀器自動完成整機自

檢。壓桿自動升降歸零，自檢完成后，界面顯示“待檢測"。

模式選擇：根據自由樹脂顆粒的形狀選擇對應的檢測界面（球形顆粒或柱形顆粒），清空歷

史測試數據。

樣品放置：用鑷子夾取 1 顆自由樹脂顆粒平穩放置于樣品托盤中心區域，保證顆粒居中無傾斜。

啟動測試：點擊“開始"進行測試。對于塑性顆粒，壓桿勻速向下運動，接觸樣品后將繼續向下運動對樣品進行一定壓縮，記錄壓縮過程中的最大壓力值。

數據采集：儀器持續實時采集壓力數值，自由樹脂顆粒在受壓過程中先發生形變，隨著壓桿繼續下壓，壓力逐漸增大。當達到設定的壓縮條件或顆粒發生破裂時，設備自動記錄壓縮過程中的最大壓力值，壓桿自動回升至初始位置，單次測試數據自動存入系統。

清理托盤：單次測試完成后，用毛刷清掃托盤內樹脂碎屑及殘余物，再進行下一粒測試。

平行測試：每組連續有效測試 15 粒，中途若顆粒打滑或出現異常，點擊“停止"舍棄本次數據，重新檢測。

測試原理說明：塑性顆粒在抗壓強度測量過程中，顆粒所受的最大壓力值需結合顆粒在測量過程中受力的大小和顆粒的相對形變量判斷。儀器自動識別并記錄壓縮全過程中的最大壓力值作為該顆粒的強度指標。

3.3 顆粒強度測定儀操作說明

顆粒類型選擇：開機主界面選擇“塑性顆粒"（自由樹脂屬于塑性顆粒）。

形狀選擇：根據顆粒實際形狀選擇球形或柱形檢測界面

清零：如儀器不顯示“0"，點擊“清零"按鍵。

查看數據：點擊“查看"進入查看界面，可存儲 15 次測試數據，保存平均值及變異系數。打印：點擊“打印"打印本輪測試數據。

清空：點擊“清空"清空本輪測試數據粒。

圖 2：樣品篩分與測試過程

4 結果與討論

4.1 結果統計

儀器自動存儲 15 組單粒顆粒破碎壓力值，自動計算：

單粒顆粒強度：破碎瞬間最大壓力，單位 N；

批次平均顆粒強度：15 組數據算術平均值，單位 N；

變異系數 Cv：反映自由樹脂顆粒強度均勻性，用于評價造粒工藝穩定性。

無需額外換算公式，直接以儀器輸出平均壓力作為最終檢測結果。

4.2 測試結果

圖 3：顆粒強度測試數據圖

4.3 精密度

變異系數越小，說明顆粒均勻性越好。顆粒的形狀、大小及制備工藝的一致性會影響顆粒的顆粒強度結果。

5 方案特點與優勢

5.1 儀器性能亮點

操控便捷：配備觸摸式人機界面，參數預設后一鍵啟動，數據自動統計并支持結果打印。

智能防護：內置超壓停機保護功能，有效防止高硬度顆粒對傳感器造成損壞。

高分辨檢測：力值分辨力達0.01 N，能夠清晰識別不同配方或切粒工藝帶來的強度差異，為材料改性與工藝調優提供精細數據支撐。

專用檢測模式：針對塑性顆粒形變主導的力學特征，設置塑性顆粒專用測試模式，可完整記錄壓縮全過程的受力—形變關系，準確鎖定最大壓力值。

5.2 適用對象與檢測能力

樣品類型：涵蓋熱塑性樹脂顆粒、熱固性樹脂顆粒、環氧樹脂顆粒、聚氨酯樹脂顆粒及各類高分子顆粒材料。

尺寸兼容：適配粒徑0.2~25 mm（或0.5~25 mm，視儀器型號而定）的顆粒，支持球形及柱形顆粒檢測。

效率表現：單粒檢測耗時短，數據重復性良好，可滿足批量化快速檢測需求。

5.3 關鍵質控要點

環境管控：建議在溫度10~30℃、相對濕度≤70%的實驗環境下操作，部分樹脂材料易吸濕，濕度控制尤為關鍵。

篩分規范：須依據產品標準規定的粒度范圍進行篩分，確保所測顆粒粒徑符合規格要求。

取樣代表性：嚴格遵循隨機取樣原則，保證檢測結果能夠真實反映批次產品的整體質量水平。

規范操作與維護：測試前后及時清理托盤碎屑及殘余物，保持儀器潔凈干燥；定期使用標準砝碼對力值進行校驗，保障長期檢測數據準確可靠。

6 結論

本方案基于相關標準要求，利用顆粒強度測定儀的塑性顆粒檢測模式，建立了適用于自由樹脂顆粒的抗壓強度測試方法。該方法結合材料受壓形變特點，可準確獲取顆粒壓縮過程中的最大壓力值，檢測結果具有較好的穩定性和參考價值。

通過規范化測試流程，可有效評價自由樹脂顆粒在儲運及加工環節中的抗壓能力，為生產過程控制、原料篩選及材料性能優化提供可靠依據，適用于樹脂顆粒生產企業、加工企業及科研機構等應用場景。