高分子材料塑料拉伸強(qiáng)度性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、塑料拉伸強(qiáng)度性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解熱塑性塑料注射成型工藝性能，了解注射成型工藝對(duì)塑料制品性能的影響。2、測(cè)定兩種塑料的屈服應(yīng)力。、拉伸強(qiáng)度0E、斷裂延伸率8斷，并繪制拉伸過(guò)程應(yīng)力-應(yīng)變曲線；比較不同材料f的性能。E斷3、觀察結(jié)晶性聚合物的拉伸特征。4、掌握聚合物的靜載拉伸實(shí)驗(yàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求（一）實(shí)驗(yàn)原理1、應(yīng)力-應(yīng)變曲線本實(shí)驗(yàn)是在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)溫度、濕度及不同的拉伸速度下，于式樣上沿縱軸方向 施加靜態(tài)拉伸載荷，以測(cè)定塑料的力學(xué)性能。拉伸樣條的形狀如下圖。拉伸試祥形狀P拉力;命一拉伸長(zhǎng)度拉伸實(shí)驗(yàn)是最常見(jiàn)的一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以得出 評(píng)價(jià)材料性能的屈服強(qiáng)度（。屈

2、），斷裂強(qiáng)度（。斷），斷裂延伸率（8斷）等表征參 數(shù)，不同聚合物、不同測(cè)定條件，測(cè)得的應(yīng)力應(yīng)變曲線是不同的。斷結(jié)晶性聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線分為三個(gè)區(qū)域，如下圖所示：高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（1）OA段：曲線的起始部分，近乎是條曲線，試樣被均勻拉長(zhǎng)，應(yīng)變很小，而應(yīng) 力增加很快，呈普彈形變，是由于分子的鍵長(zhǎng)、鍵角以及原子間距離的改變所引起的，其變形是可逆的，應(yīng)力和應(yīng)變之間服從虎克定律，即：o=Ee式中：。應(yīng)力，MPa；e應(yīng)變，%； E彈性模量，MPa。A為屈服點(diǎn)，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力(。屈)或屈服強(qiáng)度BC段：到達(dá)屈服點(diǎn)A后，試樣突然在某處出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)“細(xì)頸”現(xiàn)象，出現(xiàn) 細(xì)頸部分的本質(zhì)是分子在該

3、處發(fā)生了取向的結(jié)晶，該處強(qiáng)度增大，故拉伸時(shí)細(xì)頸不會(huì) 變細(xì)拉斷，而是向兩端擴(kuò)展，直至整個(gè)試樣完全變細(xì)為止，此階段應(yīng)力幾乎不變，而 變形卻增加很多。CD段：被均勻拉細(xì)后的試樣，再度變細(xì)即分子進(jìn)一步取向，應(yīng)力隨應(yīng)變的增 加而增大，直至斷裂點(diǎn)D，試樣被拉斷，對(duì)應(yīng)于D點(diǎn)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限，是工程上最 重要指標(biāo)，即抗拉伸強(qiáng)度或斷裂強(qiáng)度。e，其計(jì)算公式如下：。斷二P/(bXd) (PMa)式中：P最大破壞載荷，N； b試樣寬度，mm； d試樣厚度，mm。斷裂點(diǎn)D可能高于或低于屈服點(diǎn)A斷裂延伸率e斷是材料在斷裂時(shí)相對(duì)伸長(zhǎng)，e斷按下式計(jì)算：e = (L-Lo) /LoX100% 斷式中：Lo試樣標(biāo)線間距離，mm

4、； L試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離，mm。1、玻璃態(tài)高聚物拉伸時(shí)曲線發(fā)展的幾個(gè)階段屈服前區(qū)曲線的起始部分近乎是條直線，試樣被均勻拉長(zhǎng)，應(yīng)變很小，應(yīng)力增加很快，呈 普彈形態(tài)，服從虎克定律。二Ee，應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣仙?，這是因?yàn)橥饬κ规I長(zhǎng)、鍵 角以及原子間距離改變而使大分子間存在的大量物理交聯(lián)發(fā)生形變所致，當(dāng)外力解除 后，這個(gè)形變可以立即回復(fù)。屈服區(qū)繼續(xù)拉伸，曲線開(kāi)始變彎，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)為屈服點(diǎn)，這時(shí)材料進(jìn)入了強(qiáng)迫高彈態(tài)形 變階段，外力使大分子鏈間原有交聯(lián)點(diǎn)遭到破壞。延伸區(qū)材料屈服后，再被拉伸，從曲線上可以看出應(yīng)力基本不變，而形變很大，這是由 于在外力作用下，強(qiáng)迫大分子鏈運(yùn)動(dòng)，分子重新構(gòu)象，而且運(yùn)動(dòng)的范圍可以

5、很大，大 分子鏈沿外力作用方向可能被拉直。增強(qiáng)區(qū)隨著拉伸過(guò)程的進(jìn)行，取向拉直的大分子鏈之間斷裂的物理交聯(lián)點(diǎn)逐步增加， 若使材料再伸長(zhǎng)，只有更大的力才能使分子之間產(chǎn)生滑移，致使形變應(yīng)力重新增加， 曲線急轉(zhuǎn)而上，直至材料斷裂。2、影響高聚物機(jī)械強(qiáng)度的因素（1）大分子鏈的主價(jià)鏈，分子間力以及高分子鏈的柔性等，是決定高聚物機(jī)械強(qiáng)度 的主要內(nèi)在因素。（2）在加工過(guò)程中所留下來(lái)的各種痕跡如成型制品表層及內(nèi)部冷卻速度不一致，表 面先凝固，內(nèi)部仍處于高熱狀態(tài)，產(chǎn)生一種阻止表面形成完表皮結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力，使得 外表皮上出現(xiàn)許多龜裂，整個(gè)物體冷卻后，這些龜裂以裂縫、結(jié)構(gòu)不均勻的細(xì)致、凹 陷、真空泡等形式留在制品表面或

6、內(nèi)層。此外，由于混料及塑化不均，以及引進(jìn)微小 氣泡或各種雜質(zhì)，這些隱患均成為制品強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。（3）環(huán)境溫度、濕度及拉伸速度等對(duì)機(jī)械強(qiáng)度有著非常重要的影響，塑料是屬于高 彈態(tài)材料，它的力學(xué)松弛過(guò)程對(duì)拉伸速度和環(huán)境溫度非常敏感。升高溫度使分子鏈段 的熱運(yùn)動(dòng)加劇，松弛過(guò)程進(jìn)行得較快，拉伸時(shí)表現(xiàn)較大的形變和較低的強(qiáng)度；拉伸速 度低時(shí)，由于速度慢，外力作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，分子鏈來(lái)得及取向位移，進(jìn)行重排，所 以，試樣表現(xiàn)出較大的形變和較低的強(qiáng)度，因此，降低拉伸速度和增加實(shí)驗(yàn)溫度的結(jié) 果是等效的。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用標(biāo)準(zhǔn)試樣注射成型模具在注射機(jī)上分別加HPP、ABS兩種材料各三至五組試 樣。（2）用20m

7、m/min,50mm/min兩種拉伸速度分別拉伸測(cè)試上述兩種材料試樣的拉伸曲 線。（3）分別計(jì)算上述兩種材料的屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率。三、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料（1）EJ1000拉力試驗(yàn)機(jī)；（2）XS-Z-30型塑料注射成型機(jī)；（3）標(biāo)準(zhǔn)試樣注射成型模具；（4）游標(biāo)尺等其他輔助工具。四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試1、加工試樣（注射成型工藝實(shí)驗(yàn)）注S&成型機(jī)1合模粗構(gòu)2頂出胃;3一操段按鈕;4一墨化機(jī)構(gòu)+ 5料耳* W-M計(jì)量裝南 了一控制面板# 8 油馬達(dá);9冷卻術(shù)接頭把標(biāo)準(zhǔn)試樣注射成型模具安裝到注射機(jī)上，在老師指導(dǎo)下調(diào)整好鎖模力；調(diào)整注射機(jī)料筒前段加熱溫度為230C，后段溫度為180C；打

8、開(kāi)料筒加熱開(kāi)關(guān)加熱料筒；啟動(dòng)注射機(jī)油泵開(kāi)關(guān)，打開(kāi)壓力表，按住注射模擬開(kāi)關(guān)，調(diào)整注射壓力為3.0MPa；同理按相同程序調(diào)整保壓壓力2.8MPa；調(diào)整注射時(shí)間3S、保壓時(shí)間5S、冷卻時(shí)間20S；料筒加熱顯示達(dá)到加熱溫度后15分鐘，可啟動(dòng)注射機(jī)加工試樣；試樣加工后切除水口料，待其冷卻至室溫后可進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。2、拉伸實(shí)驗(yàn)調(diào)整拉伸機(jī)的拉伸速度為20m/min (50mm/min);把重錘B安裝到杠桿上；把試樣安裝到拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具上，調(diào)整試樣的長(zhǎng)度讀數(shù)，并把拉力讀數(shù)盤(pán)的讀 數(shù)調(diào)整為零，把繪圖儀的紙筆安裝好；開(kāi)啟試驗(yàn)機(jī)測(cè)定拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程的屈服拉力、斷裂拉力及拉伸增長(zhǎng)量；重復(fù)上述步驟，把兩

9、種材料三組(或五組)試樣全部作完。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)】一蝶砰；？一設(shè)涕三玲-尸大；4下夾持器心夾持器”-測(cè)力盤(pán)7記錄儀五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（一）數(shù)據(jù)處理（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)試樣 的應(yīng)力、屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度，按PP、ABS兩種 材料的試樣在20mm/min、50mm/min拉伸速度下， 分別計(jì)算各自屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的平均值，并 繪制各自的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（2）按PP、ABS兩種材料的試樣在 20mm/min、50mm/min拉伸速度下，分別計(jì)算各 自延伸率的平均值。（二）實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求記錄實(shí)驗(yàn)材料的名稱，試樣注射加工的工藝 條件（即注射壓力、保壓壓力、注射時(shí)間、 保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、料筒溫度）；記錄拉伸速度及拉伸原始數(shù)據(jù)，即各試樣的截面尺寸、屈服力、拉斷力、試樣伸長(zhǎng)絕對(duì)值；按下式計(jì)算各試樣的屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率;伸長(zhǎng)率 8=上 =冬100%l l拉伸應(yīng)力b = F (N/mm2)Aolo、Ao起始長(zhǎng)度(mm)、起始截面積(mm2 ),為絕對(duì)伸長(zhǎng);F計(jì)算屈服強(qiáng)度。,時(shí)，F(xiàn)是屈服時(shí)的載荷Fy(N)；計(jì)算拉伸強(qiáng)度氣時(shí)， F時(shí)試樣被拉斷前的最大載荷(N)。六、思考題1、繪制兩種材料在不同拉伸速度下的拉伸曲線，比較PP、ABS兩種材料的屈服 強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率有何不同，為什么？2、分析拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)的原因。3、分析拉伸速度對(duì)材料延