高分子材料拉伸試驗

1、實驗報告九姓名： 班級：學號：成績：實驗名稱： 高分子材料拉伸試驗實驗目的：1 、熟悉高分子材料在不同的實驗條件下拉伸過程中的基本特征。2 、了解影響高分子材料力學性能的主要因素。3、 掌握微控拉力機基本原理及使用方法實驗設(shè)備：PDL系列微控拉力實驗機 測量最大負荷：01000000N 系統(tǒng)精度：小于0.8% 材料：聚氯乙烯聚酯薄膜實驗條件：試驗環(huán)境熱塑性材料為25±2，熱固性材料為25±5，相對濕度 為65±5。實驗原理圖： 圖一： 高分子材料的三種載荷伸長曲線試樣示意圖： 實驗原理：相對分子質(zhì)量大于10000以上的有機化合物稱為高分子材料，它是由許多小分子聚合

2、而得到的，故又稱為聚合物或高聚物。不同類別的高分子材料在拉伸過程中，其載荷伸長曲線大致可分為三種類型，見圖一。第一種類型：為圖一中曲線1，恒速拉伸下載荷隨伸長而增加，達到極大值后，試樣在產(chǎn)生頸縮（或應力白化區(qū)），載荷降低。隨拉伸變形繼續(xù)進行，頸縮（或應力白化區(qū)）部位的截面尺寸穩(wěn)定。頸縮（或應力白化區(qū)）沿軸向向試樣兩端擴展，出現(xiàn)冷變形強化現(xiàn)象。一般當頸縮擴展到試樣兩端后，載荷隨伸長增加又出現(xiàn)增大趨勢。呈現(xiàn)這類曲線的材料有聚碳酸脂（PC），聚丙烯（PP）和高抗聚本乙烯（HIPS）等。第二種類型：圖一中曲線2，恒速拉伸下載荷隨伸長而增加，達到極大值后，試樣在產(chǎn)生頸縮，載荷降低。隨拉伸變形繼續(xù)進行，頸

3、縮的處的橫截面積逐漸減小，試樣在伸長不大的情況下斷裂。出現(xiàn)這類曲線的材料有ABS塑料，聚甲醛（POM）和增強尼龍（GFPA）等。第二種類型：圖一中曲線3，恒速拉伸下載荷隨伸長而增加，達到極大值后材料發(fā)生脆性斷裂。出現(xiàn)這類曲線的材料有聚本乙烯（PS），增強聚碳酸脂（GFPC）。拉伸強度試驗是指在規(guī)定的試驗溫度濕度及試驗速度下，沿試樣縱軸方向上施加靜態(tài)拉伸載荷，致使試樣破損時單位面積上所承受的最大載荷力來衡量的。通過載荷力和試樣受載荷作用下對應的標距間見的變化量，即可求出拉伸強度斷裂伸長率和彈性模量的值。實驗設(shè)備：PDL系列微控拉力實驗機包括：主機、微電腦采集系統(tǒng)和打印機。1 主機由電子調(diào)速系統(tǒng)，

4、傳動機構(gòu)，測力系統(tǒng)和伸長自動跟蹤裝置等組成。1）電子調(diào)速系統(tǒng)：本機采用無機調(diào)速系統(tǒng)，對應拉伸速度為25500mm/min.2）傳動系統(tǒng)：電機通過帶動蝸桿蝸輪-絲杠傳動系統(tǒng)使下夾持器以設(shè)定的速度運動。試驗結(jié)束后，利用開合螺母使下夾持器手動快速返回，以提高工作效率。3）測力系統(tǒng)：在主機機頭上裝有拉力傳感器，其上端通過關(guān)節(jié)軸承與主機頂部橫梁的連接盤相連接，下端與上夾持器連接，關(guān)節(jié)軸承只承受垂直拉力，不受扭力或側(cè)向力影響，以保證測力精度。試驗過程中試樣受力情況通過力傳感器變?yōu)殡娦盘栞斎胛㈦娔X采集控制系統(tǒng)。4）伸長自動跟蹤裝置：此裝置用于測量試樣變形，是由兩個運動阻力極小的跟蹤夾夾持在試樣上，當試樣受到

5、拉力而變形時，兩跟蹤夾之間的距離也相應增大，跟蹤夾通過線繩和滑輪將直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，并通過跟蹤編碼器將位移變成電信號輸入微電腦采集控制系統(tǒng)。2 微電腦采集控制系統(tǒng)面板主要按鍵功能：1）項選左鍵和項選右鍵：左右選擇16個輸入指示燈，指明當前要修改或查看的對象。2）位選左鍵和位選右鍵：左右選擇“輸入?yún)?shù)顯示窗口”的某一爍位，用于對其修改。3）數(shù)選左鍵和數(shù)選右鍵：大小選擇閃爍位數(shù)字的大小，注意種類選擇也是用此兩鍵進行上下移動選擇。4）單消鍵（按下1秒）：對該鍵按下1秒就可單個取消當前已做次號的數(shù)據(jù)，成為未做次號。5）全消鍵（按下1秒）：對該鍵按下1秒就可全部取消所有已做次號的數(shù)據(jù)，全部成為未做次

6、號。6）次號鍵：當次鍵即按即放時對次號增1或?qū)Υ翁枩p1。7）試驗鍵：按下此鍵自動清“伸長-時間窗口”的數(shù)據(jù)為零，清力值為零，實驗記錄開始。8）停止/清零鍵：當正在實驗時，按此鍵停止記錄數(shù)據(jù)，實驗記錄結(jié)束。9）單打/全打鍵：此鍵即按即放僅打印當前已做次號的曲線和數(shù)據(jù)；次鍵按下1秒，打印所有已做次號的曲線和數(shù)據(jù)。實驗程序及步驟：1 、試驗條件:1)試驗環(huán)境熱塑性材料為25±2，熱固性材料為25±5，相對濕度為65±5。2)試驗速度 ：聚氯乙烯：100mm/min；聚酯薄膜：50mm/min。2、 試樣的尺寸的測量：測量模塑和板材試樣的寬度和厚度準確至0.05mm,薄片

7、材料厚度準確至0.01mm,薄膜或乳膠膜厚度準確至0.001mm,每個試樣在標距內(nèi)測三點，取算術(shù)平均值。3、操作過程： 1）接通主機電源，打開“電源”開關(guān)，預熱20分鐘。2）撥動上夾持器制動手柄夾緊掛軸，將試樣的一端平正垂直地夾在上夾持器中，將移動座上的開合螺母手柄向上提起，使移動座與絲杠脫開，握住移動座操作縱手柄，使其停止上合適位置，將另一斷平正地夾在下夾持器中，將伸長自動跟蹤夾分別夾在25mm標距線上，再將上夾持器制動手柄恢復原位，使上夾持器能擺動，使其處于自由狀態(tài)。3）估計所測材料的最大強度值，選定傳感器量程范圍，盡量縮小傳感器量程范圍（分辨率高）。4）輸入1號試樣的厚度、寬度、標距、定

8、伸率1、定伸率2 、停止于X。 5）試驗開始先按試驗鍵，然后機械動作拉伸； 6）試驗結(jié)束時先按停止/清零鍵，然后停止機械動作。7）同理可做2、3、4號試樣。8）按打印鍵可單打或全打。實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果：已知試樣寬度：6.0mm；標距：25mm表一：拉伸試驗結(jié)果材料名稱試樣編號試樣厚度mm最大力值N最大拉伸強度Mpa最大伸長率%伸長值mm斷裂強度Mpa屈服點伸長率%屈服點強度Mpa聚氯乙烯1-12.085182.514.6354.088.514.6126.87.11-22.070172.213.9352.888.213.9352.413.81-32.100185.814.7375.693.914

9、.7375.214.7均值2.085180.214.4360.890.214.4363.814.3聚酯薄膜2-10.18841.236.5629.6157.436.56.032.02-20.16933.032.5556.4139.132.50.431.72-30.18641.837.5614.4153.637.50.835.9均值0.18138.735.5600.1150.032.50.633.2分析討論：1、 分析試驗條件對拉伸性能的影響。答：溫度升高，材料逐步變得軟而韌，斷裂強度降低，伸長率增加。溫度下降時，材料變得硬而脆，斷裂強度增加，伸長率下降。拉伸速率提高，聚合物模量增加，屈服應力、斷裂強度增加，伸長率降低。2、 與金屬材料相比較，高分子材料的拉伸性能的基本特征是什么？答：金屬一旦出現(xiàn)頸縮。頸縮局部塑