ICS_11. 040. 40 YY C 35 中华人民共和国医药行业标准 YY/T 0815—2010 差示扫描量热法测定超高分子量聚乙烯 熔化烩、结晶度和熔点 Standard test method for measurement of enthalpy of fusion,percent crystallinity,and melting point of ultra-high-molecular weight polyethylene by means of differential scanning calorimetry 2010-12-27发布 2012-06-01实施 国家食品药品监督管理局 发布 YY/T0815--2010 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法参考ASTMF2625一2007《差示扫描量热法测定超高分子量聚乙烯熔化 熔、结晶度和熔点》编制。 本标准与ASTMF2625一2007的技术性差异如下： 删除了第15章“关键词”； 将附录X1改为附录A，内容不变。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国外科植入物和矫形器械标准化技术委员会材料及骨科植入物分技术委员会（SAC/ TC110/SC1)归口。 本标准起草单位：国家食品药品监督管理局天津医疗器械质量监督检验中心。 本标准主要起草人：马春宝、姜熙、齐宝芬。 I YY/T0815—2010 差示扫描量热法测定超高分子量聚乙烯 熔化熔、结晶度和熔点 1范围 本标准描述了超高分子量聚乙烯（UHMWPE)熔化熔和熔点的测定方法，以及结晶度的计算方法。 本方法可用于粉料、固化成型后的材料、成品或使用过的UHMWPE。本方法也可用于经辐射的 或化学交联的UHMWPE的熔化熔、熔点和结晶度的测定。 本方法不针对具体应用指定结晶度范围或熔点。 以国际单位表示的数值为标准数值。括号内的数值仅供参考。 本标准并非试图对所涉及到的所有安全问题进行阑述，即便是那些与其使用有关的安全问题。确 立适当的安全及操作规范，以及在应用前明确管理限制的适用性，是本标准用户自身的责任。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。 ASTMD3418差示扫描量热法测定聚合物转变温度（Testmethodfortransitiontemperatures of polymers by differential scanning calorimetry) ASTME793差示扫描量热法测定熔化熔和结晶度（Testmethodforenthalpiesoffusionand crystallization by differential scanning calorimetry) ASTME967差示扫描量热仪和差热分析仪的温度校准方法（Testmethodfortemperaturecali- bration of differential scanning calorimeters and differential thermal analyzers) ASTME968差示扫描量热仪的热流校准操作规程（Practiceforheatflowcalibrationofdiffer- ential scanning calorimeters) ASTME1953热分析仪和流变仪的操作规程（Practicefordescriptionofthermalanalysisand rheology apparatus) 3符号和定义 下列符号和定义适用于本文件。 3. 1 AH, 结晶度为100%材料的理论熔化焰（J/g)。 3.2 AH, 测试样品的质量归一化熔化焰（J/g）。 3. 3 T 熔化吸热的熔点（℃）。 1 YY/T0815—2010 3. 4 T. 熔化吸热的起始温度（℃）。 3.5 x 材料的结晶度（%）。 4测试方法概要 此方法先将一种已知质量的UHMWPE放入样品盘，然后以一恒定的升温速率加热，同时测定样 品盘和空白对照盘的热流。熔化吸热的面积，表示熔化焰，用样品质量进行归一化处理。然后，用 100%结晶聚乙烯的理论熔化熔将上述数值进行归一化处理，从而测定样品的结晶度百分数。 5意义和应用 5.1UHMWPE的结晶度影响其机械性能，如蟠变性和刚性。结晶度的计算依赖于用于测定熔化焰 的积分范围以及用于计算未知样品结晶度百分数的100%结晶聚乙烯的理论熔化。差示扫描量热法 是一种精确测定熔化焰和熔化温度的有效方法。 5.2本方法可用于过程控制和研究。 6干扰因素 6.1如要进行大批量测试，从部件表面获取典型样品时需小心，因为机加工会影响UHMWPE的晶体 结构。 6.2测定熔化吸热面积的积分范围和加热速率都会影响测定结果。因此，为确保不同实验室间的测定 结果具有可比性，应采用相同积分范围和测试条件。 6.3样品不能过厚，否则会导致样品中产生温度梯度，造成结果误差。一般建议样品厚度不超过 2mm。 7仪器 7.1差示扫描量热仪（DSC)，符合ASTMD3418和ASTME1953。 7.2铝制DSC样品盘，可压盖。最好是带通气孔的盘。样品和对照品应使用同一种样品盘。 7.3分析天平，精确到士0.01mg。 注：按照ASTME793，当使用精度为0.01mg的分析天平时，聚乙烯熔化的重复性标准偏差是1.2%。 8取样、测试样品和测试单元 8.1UHMWPE样品可以是粉料、薄片、薄膜或粒料。 8.2如果从大片聚乙烯上切取样品，建议使用干净的锋利刀片或其他类似工具切薄片即可。不应使用 能产生熔化UHMWPE所需热量的工具来切取样品。也可采用中心钻或打孔器在UHMWPE薄膜上 切取样品。 8.3样品应平整，确保与样品盘有良好的热传导。 2 YY/T08152010 8.4建议每个测试位置至少取3个样品进行测定。 注：样品中需要进行DSC分析的位置定义为“测试位置”。 9仪器的准备 在所有测试过程中，用干燥氮气、氩气或氮气，以恒定流速吹扫DSC测定室。整个校准和测试过程 应使用相同气体和相同吹扫速率。建议采用10mL/min～50mL/min的吹扫速率。 10校准和标准化 根据ASTME967和ASTME968分别校准DSC的温度和热流信号。一般而言，用纯铟作对照 品。记录对照品的熔化吸热起始温度和熔化熔，并与标准的数据（T。=156.6℃，△H，=28.57J/g）"进 行比较。至少每月进行一次DSC校准。 注：由于每个批次的铟的不同△H的数值可能改变，但变化<3%。试验者应查阅具体的每个批次的△H；的分 析证明。 11步骤 11.1在精度为0.01mg的分析天平上称重UHMWPE样品。样品质量应在5mg～10mg。平行样 品间的质量差应在士2mg之内。 11.2将样品放在铝制DSC盘中，盖上铝盖，压盖以密封样品。如果DSC软件允许样品盘质量补偿， 记录质量。 11.3检查样品盘底部确保平整。如果不平整，重新制备一个样品。 11.4将样品盘和空的对照品盘一起放人DSC室。 11.5在室温下平衡样品至少3min。 11.6[ 以10℃/min的速率将样品从室温加热到200℃。如有需要，可进行再次冷却-加热循环操作。 12结果计算和解释 12.1在一个加热循环中连接曲线上50℃和160℃对应的点，绘制基线。如果熔化吸热到160℃时仍 未完成，试验者可以选择更高温度作为基线绘制终点，但应说明。面积取决于所选的积分范围。见 图1。 12.2从加热循环开始到产生热转变焰的熔化吸热曲线下的面积进行积分，获得熔化焙值，单位是焦耳 (J)。 12.4用12.3获得的样品质量归一化熔化熔除以100%结晶聚合物的熔化焰，计算样品的结晶度 X(%): X=H,/HX100% (1) 式中： AH,=289.3J/g。2) 1)Linde,D. R.,ed.,CRC Handbook of Chemistry and Physics,76th ed,CRC Press,Boca Raton,1995. 2） Wunderlich,B. and Cormier,C.M.,"Heat of fusion of polyethylene,"J. Polym,Sci.,Vol A-2,No.5,1967,pp. 987988. 3 YY/T0815—2010 12.5 5如图1所示，计算熔点（T，）和起始温度（T。）。从峰值温度向熔化吸热曲线作切线，所得的切线 与基线的交点为起始温度。 134.92°C 3 (B/M)/紧释 1 128: 29°g 0 50 100 150 200 负值表示放热 温度/℃C 注：积分范围从50℃～160℃。样品的起始温度为126.9℃，峰值温度为134.9℃，△H=163.2J/g。 图1 典型DSC熔化吸热曲线 13报告 报告以下信息： a) 描述材料和材料的准备情况。应包括所有退火循环或材料的机械形变。 b) 描述校准材料。 ( 描述样品盘。 (P 按照ASTME1953，描述仪器和软件包。 记录熔点、起始温度、熔化恰（J/g)和结晶度（%）。如果在积分范围内观察到多个峰，记录所 (a 有这些峰的峰值和起始温度。 14 精密度和偏差 通过对一系列UHMWPE样品进行研究，确定精密度和偏差。 YY/T0815—2010 附 录 A （资料性附录） 原 理 理论熔化焰 尽管