塑料常規(guī)力學性能的測試

1、塑料常規(guī)力學性能的測試影響塑料力學性能的因素 影響塑料力學性能的因素很多，有聚合物結構的影響（如：聚合物種類，分子量及其分布，是否結晶等），有成型加工的影響（如：成型加工的方式及加工條件導致結晶度、取向度的變化，試樣的缺陷等）；有測試條件的影響（如：測試溫度，濕度，速度等），它們會導致實驗重復性差等缺陷，所以力學性能的測試有嚴格的測試標準，如GB1042-92規(guī)定：環(huán)境溫度為251，相對濕度為65 5%，樣品的尺寸、形狀均有統(tǒng)一規(guī)定，實驗結果往往為五次以上平均。拉伸實驗 一 實驗目的 掌握塑料拉伸強度的測試原理及測試方法,并能分析影響因素；加深對應力-應變曲線的理解,并從中求出有用的多種機械性

2、能數(shù)據(jù)；觀察拉伸時出現(xiàn)的屈服,裂紋,發(fā)白等現(xiàn)象。二 實驗原理 拉伸試驗是對試樣沿縱軸向施加靜態(tài)拉伸負荷，使其破壞。通過測定試樣的屈服力，破壞力，和試樣標距間的伸長來求得試樣的屈服強度，拉伸強度和伸長率。 定義 拉伸應力：試樣在計量標距范圍內，單位初始橫截面上承受的拉伸負荷。 拉伸強度：在拉伸試驗中試樣直到斷裂為止，所承受的最大拉伸應力。 拉伸斷裂應力：在拉伸應力-應變曲線上，斷裂時的應力。 拉伸屈服應力：在拉伸應力-應變曲線上，屈服點處的應力。 斷裂伸長率：在拉力作用下，試樣斷裂時，標線間距離的增加量與初始標距之比，以百分率表示。 斷=(L-L0)/L0100% 式中：L0-試樣標線間距離，m

3、m L-試樣斷裂時標線間距離，mm 彈性模量：在比例極限內，材料所受應力與產生響應的應變之比。應力-應變曲線由應力-應變的相應值彼此對應的繪成曲線，通常以應力值作為縱坐標，應變值作為橫坐標。應力-應變曲線一般分為兩個部分：彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)，在彈性變形區(qū)，材料發(fā)生可完全恢復的彈性變形，應力和應變呈正比例關系。曲線中直線部分的斜率即是拉伸彈性模量值，它代表材料的剛性。彈性模量越大，剛性越好。在塑性變形區(qū)，應力和應變增加不在呈正比關系，最后出現(xiàn)斷裂。試驗方法拉伸試驗是對試樣沿縱向施加靜態(tài)拉伸負荷，使其破壞。通過測定試樣的屈服力，破壞力和試樣間標距間的伸長來求的試樣的屈服強度，拉伸強度和伸長率。

4、操作要點在試樣中間部分作標線，此標線應對測試結果沒有影響。測量試樣中間平行部分的寬度和厚度，每個試樣測量三點，取算術平均值。拉伸速度一般根據(jù)材料及試樣類型進行選擇。夾具夾持試樣時，試樣縱軸與上，下夾具中心線重合，并防止試樣滑脫，或斷在夾具內。試樣斷裂在中間平行部分之外時，應另取試樣補做。三 儀器和試樣 拉力試驗機一臺 沖片機一臺；塑料片材一塊 或用注塑機制得標準試樣五根以上四 實驗步驟和數(shù)據(jù)處理試樣得制備用啞鈴形標準裁刀在沖片機上沖取塑料薄片試樣，沿縱向和橫向各取五條，精確測量試樣細頸處的寬度和厚度，并在細頸部分劃出長度標記。也可用注塑機模塑出標準測試樣條。選擇試驗機載荷，以斷裂時載荷處于刻度

5、盤得1/34/5范圍之內最合適。選擇，調整試驗機的下夾具的下降速度。對于軟質熱塑性塑料，拉伸速度可取50mm/min,100mm/min,200mm/min,500mm/min。將試樣裝在夾具上，在使用夾具時應先用固定器將上夾具固定，防止儀器刀口損壞，試樣夾好后松開固定器。按下啟動按鈕，電機開始運轉，下夾具開始下降，指針開始指示。在此過程中，用手控制標尺上的兩根劃尺，使形指針隨試樣細頸上的兩標記而動，直至試樣斷裂。記錄指示盤讀數(shù)和兩劃尺之間的距離。按回行開關，將下夾具回復到原來位置，并把指示盤指針撥回零位，開始第二次試驗。五 數(shù)據(jù)的記錄與處理編號12345平均L0 (m)b (m)d (m)L

6、 (m)P (N)Ts(Mpa)Eb(100%)參數(shù)說明 拉伸強度： TS=Pmax/bd (Mpa) 斷裂伸長率： Eb=(L-L0)/L0100% 式中：Pmax ：試樣拉伸時的最大載荷 N b：試樣寬度 m d：試樣厚度 m L0：試樣原始長度 m L：試樣斷裂時兩線間距 m（二）沖擊試驗 一 實驗目的 掌握塑料沖擊強度的測試原理和影響因素，學會用簡支梁（或懸臂梁法）測定沖擊強度。二 實驗原理 沖擊試驗是用來度量材料在高速沖擊狀態(tài)下的韌性或對斷裂的抵抗能力。 一般沖擊實驗采用三種方法：（1）擺錘式：試驗安放形式有簡支梁式（charpy）-支撐試樣兩端而沖擊中部；懸臂梁式（Izod）-試樣

7、一端固定而沖擊自由端。（2）落球式。（3）高速拉伸法。（3）法雖較理想，可直接轉換成應力應變曲線，計算曲線下的面積，便可得沖擊強度，還可定性判斷是脆性斷裂還是韌性斷裂，但對拉力機要求較高。簡支梁沖擊實驗機的基本原理試驗機的基本構造有三部分（圖2）：機架部分，擺錘部分和指示部分。試驗的基本原理是：擺錘高置于機架的揚臂上，揚角為，當擺錘自由落下，位能轉化為動能將試樣沖斷，沖擊后擺錘以其剩余能量升到某一高度，升角為 圖2擺錘式?jīng)_擊實驗機工作原理 根據(jù)沖擊過程的能量守恒： L（1-cos）=(1-cos)+A+ +A+1/2mv2 式中：沖擊錘重量，L 沖擊錘擺長 A 沖斷試樣所消耗的功 AA 分別為

8、擺錘在克服空氣主力所消耗的功；1/2mv2為試樣斷裂時飛出部分所具有的能量。 通常上式右后邊三項部分都可忽略，所以： A =L（cos- cos） 根據(jù)、L、和設定A值，可由上式算出值而繪出讀數(shù)盤，實測時根據(jù)讀數(shù)盤（即值）讀出A值。必須指出，實際上不同試樣受沖擊后有不同程度的“飛出功”，尤其脆性材料是不能忽視的，因讀數(shù)盤是根據(jù)（8）式繪制的，所以讀出的A值包括了，當占比例較大時，測試結果不準確，且不易重復。 注意：試樣厚度，缺口大小，形狀，測試時試樣的跨度都影響測試結果。三 簡支梁試驗儀器：XJ-40型沖擊試驗機 試樣：標準大試樣 長寬厚=（1201）（150.2）(100.2)mm3,一種為

9、不帶缺口,另一種為帶缺口,缺口深度為厚度的1/3,缺口寬為20.2mm。 實驗步驟：試樣的處理：試樣表面應平整，無氣泡裂紋，無分層和機械加工損傷。將試樣在測定條件下（溫度：255；濕度655%）放置不少于16小時。選擇擺錘：0 4kgf.cm, 0 10kgf.cm, 0 20kgf.cm,打斷試樣所消耗的功應選擇在刻度盤的1/3-4/5之間?？論粼囼灒寒敂[錘懸掛時指針指在0處，擺錘空打時應指0kgf.cm，誤差不超過1/5格。大試樣跨度應為70mm。測試：測量試樣中部的厚度和寬度，缺口試樣量的剩余厚度，準確至0.05mm,缺口試樣背向擺錘,寬面緊貼在支坐上,缺口位置與擺錘對準,懸掛擺錘固定,

10、松開固定器,則擺錘落下沖擊試樣,記錄指針讀數(shù)。每組試樣不少于五個，如試樣未被沖斷或未斷在三等分中間部分或缺口處，該試樣作廢。另補試樣實驗。數(shù)據(jù)處理無缺口沖擊強度： 缺口沖擊強度： 式中： ：沖擊強度, KJ/m2, A:：試樣吸收的沖擊能 ,Jb：試樣寬度 mm,d, d1：分別為無，有缺口試樣的厚度mm試驗結果可用算術平均值表示，同時可用標準偏差估算數(shù)據(jù)的分散性。310Aibd3101Ainb d四 思考題如何理解由式（5）計算出抗張強度的物理意義。定性分析影響聚合物機械性能影響因素。五 參考文獻 高分子物理實驗北京大學高分子化學教研組編。 塑料測試技術化學工業(yè)出版社 周維祥主編。（三） 彎

11、曲實驗 一 實驗目的 彎曲試驗主要用來檢驗材料在經(jīng)受彎曲負荷作用時的性能，生產中常用彎曲試驗來評定材料的彎曲強度和塑性變形的大小，是質量控制和應用設計的重要參考指標。二 實驗原理1、基本定義： 撓度：彎曲試驗過程中，試樣跨度中心的定面或底面偏離原始位置的距離。彎曲應力：試樣在彎曲過程中的任意時刻，中部截面上外層纖維的最大正應力。彎曲強度：在到達規(guī)定撓度值時或之前，負荷達到最大值時的彎曲應力。定撓彎曲應力：撓度等于試樣厚度1.5倍時的彎曲應力。彎曲屈服強度：在負荷撓度曲線上，負荷不增加而撓度驟增點的應力。2、方法原理 試驗時將一規(guī)定形狀和尺寸的試樣置于兩支坐上，并在兩支坐的中點施加一集中負荷，使試樣產生彎曲應力和變形。這種方法稱靜態(tài)三點式彎曲試驗（圖3）。（另一加載方法為四點式，這里不介紹。） 三、測試條件試樣可采用注塑、模塑、或板材經(jīng)機械加工制成矩形截面試樣。 試樣尺寸：標準試樣長（l）寬（b）厚（d）模塑大試樣120215 0.210 0.2模塑小試樣55 16 0.24 0.2板材試樣10d 2015 0.2d板材試樣厚度為110mm；每組試樣不少于5個。試驗條件試驗跨度： 10d 0.5試驗速度：2.0 0.4mm/min(標準試樣)規(guī)定撓度：8.0mm （標準大試樣）， 3.2mm（標