試驗(yàn)4聚合物拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)4聚合物拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 熟悉高分子材料拉伸性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)條件和測(cè)試原理。(2) 掌握測(cè)定聚合物拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定方法。(3) 考察拉伸速度對(duì)聚合物力學(xué)性能的影響。2. 實(shí)驗(yàn)原理拉伸試驗(yàn)是在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)速度和濕度條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣沿其縱軸方向施加拉伸載荷, 直到試樣被拉斷為止。基本公式：L -1_0Z =L。Ftj =Ao(2 13)(2 14)FL。crE =-；Ao (L Lo)(2 15)式中，8伸長(zhǎng)率即應(yīng)變；。為應(yīng)力；L為樣品某時(shí)刻的伸長(zhǎng)；L0為初始長(zhǎng)度；A0為初始橫截面積；F為拉伸力；E為拉伸模量。聚合物的拉伸性能可通過(guò)其應(yīng)力一應(yīng)變曲線

2、來(lái)分析，典型的聚合物拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線如圖2 28(左)所示。在應(yīng)力一應(yīng)變曲線上，以屈服點(diǎn)為界劃分為兩個(gè)區(qū)域。屈服點(diǎn)之前是彈性區(qū)，即除去應(yīng)力后 材料能恢復(fù)原狀，并在大部分該區(qū)域內(nèi)符合虎克定律。屈服點(diǎn)之后是塑性區(qū)，即材料產(chǎn)生永久性變形，不 再恢復(fù)原狀。根據(jù)拉伸過(guò)程中屈服點(diǎn)的表現(xiàn)，伸長(zhǎng)率的大小以及其斷裂情況，應(yīng)力一應(yīng)變曲線大致可分為 如圖2 28 (右)所示的五種類型：軟而弱；硬而脆；硬而強(qiáng)；軟而強(qiáng)；硬而韌。圖2 28五種典型聚合物拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線1一軟而弱；2 一硬而脆；3一硬而強(qiáng)；4一軟而強(qiáng)；5一硬而韌本實(shí)驗(yàn)在不同應(yīng)變速度下測(cè)定聚乙烯的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。將已知長(zhǎng)度和橫截面積的樣品，夾在兩個(gè)夾具

3、之間，以恒速拉伸至斷裂，測(cè)定應(yīng)力隨伸長(zhǎng)的變化。分 析在不同應(yīng)變速度時(shí)測(cè)定的數(shù)據(jù)，可以了解材料的強(qiáng)度、韌性及極限性能。有合適的樣品架或可設(shè)法固定住的聚合物都可進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)。均勻的樣品重復(fù)性可優(yōu)于土 5%。但由于制各樣品和實(shí)驗(yàn)操作中存在的一些不可避免的可變因素，使 重復(fù)性比此數(shù)值要差些。3. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料（1）儀器設(shè)備萬(wàn)能電子拉力機(jī)（日本島津A8 1OKNA）,游標(biāo)卡尺、直尺。萬(wàn)能電子拉力機(jī)測(cè)試主體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 2 - 29所示。圖2 - 29萬(wàn)能電子拉力機(jī)測(cè)試主體結(jié)構(gòu)示意圖1傳感器；2主架；3一橫梁控制器；4 一夾具；5 一橫梁；6記錄儀；7控制臺(tái)開(kāi)關(guān)；8控制面板;9 顯示屏（2）實(shí)驗(yàn)材料聚

4、丙烯（PR），聚苯乙烯（P0。4. 實(shí)驗(yàn)步驟（1）試樣準(zhǔn)備用橫壓或片材、板材切割的方法，事先制好標(biāo)準(zhǔn)抗張樣品（見(jiàn)AST褊準(zhǔn)D 638）。選定的每種應(yīng)變速度都應(yīng)有5塊樣品。試樣形狀拉伸試樣共有4種類型：I型試驗(yàn)樣（雙鏟型），見(jiàn)圖2 30, II型試樣（啞鈴型），見(jiàn)圖231, III型試樣（8字型），見(jiàn)圖2 32, IV型試樣（長(zhǎng)條型），見(jiàn)圖2 33。圖2 30 I型試樣圖2 31 II型試樣l罔n 半:干4圖2 32 III型試樣圖2 33 IV型試樣不同類型的試樣有不同的尺寸公差，具體見(jiàn)表2 7、表2 8、表2 9和表2 10。表2 7 I型試樣公差尺寸物理量名稱尺寸/mm公差/mmL總長(zhǎng)度（

5、最?。?50-H夾具間距離115土 5.0C中間平行部分長(zhǎng)度60土 0.5G0標(biāo)距（或有效部分）50土 0.5W端部寬度20土 0.2D厚度4-B中間平行部分寬度10土 0.2R半徑（最小）60-表2 8 II型試樣公差尺寸物理量名稱尺寸/mm公差/mmL總長(zhǎng)度（最?。?10-C中間平行部分長(zhǎng)度9.5土 2.0d0中間平行部分厚度3.2d1端部厚度6.5W端部寬度45-b中間平行部分寬度25土 0.4R0端部半徑6.5土 1.0R1表面半徑75土 2.0R2側(cè)面半徑75土 2.0表2 9 III型試樣公差尺寸物理量名稱尺寸/mm公差/mmL總長(zhǎng)度（最小）115-H夾具間距離80土 5.0C中間

6、平行部分長(zhǎng)度33土 2.0G0標(biāo)距（或有效部分）25土 0.2W端部寬度25土 0.2d厚度2-b中間平行部分寬度6土 0.2R0小半徑14土 0.2R1大半徑25土 0.2表2 - 10 IV型試樣公差尺寸物理量名稱尺寸/mm公差/mmL總長(zhǎng)度(最小)250-H夾具間距離170土 5.0G0標(biāo)距(或有效部分)100土 0.5W寬度25土 0.5L1加強(qiáng)片間長(zhǎng)度150土 5.0L2加強(qiáng)片最小長(zhǎng)度50-d0厚度210-d1加強(qiáng)片厚度310-D2加強(qiáng)片5o 30o-0加強(qiáng)片角度-塑料屬于粘彈材料，它的應(yīng)力松弛過(guò)程與變形速率密切相關(guān)，應(yīng)力松弛需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程。當(dāng)?shù)退倮?伸時(shí)，分子鏈來(lái)得及位移、重排，

7、呈現(xiàn)韌性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度減少，而斷裂伸長(zhǎng)率增大。高速拉伸時(shí), 高分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用速度，呈現(xiàn)脆性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度增加，斷裂伸長(zhǎng)率減少。由于塑 料品種繁多，不同品種的塑料對(duì)拉伸速度的敏感程度不同。硬而脆的塑料對(duì)拉伸比較敏感，一般采用較低 的拉伸速度。韌性塑料對(duì)拉伸速度的敏感性較小，一般采用較高的拉伸速度。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程1 )用游標(biāo)卡尺或測(cè)微計(jì)測(cè)每塊試片的寬度和厚度。算出橫截面最小處的截面積并將數(shù)值記錄。2 )調(diào)換和安裝拉伸試驗(yàn)用夾具，將試片放入夾具。3 )設(shè)定試驗(yàn)條件如：試驗(yàn)方式、試驗(yàn)速度、返回速度、返回位置、記錄方式、傳感器容量等。4 )鍵入試樣參數(shù)如：試樣名稱、編號(hào)、樣品厚度、寬度，樣品標(biāo)定線間距。5 )檢查屏幕顯示的試驗(yàn)條件、試樣參數(shù)。如有不適合之處可以修改。確認(rèn)無(wú)誤后，開(kāi)始試驗(yàn)。橫梁以 恒定的速度開(kāi)始移動(dòng)，同時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也開(kāi)始工作，掃描出載荷-伸長(zhǎng)曲線。仔細(xì)觀察試樣在拉伸過(guò)程 中的變化，直到拉斷為止。6 )重復(fù)(2)(5),試驗(yàn)其余的4塊試片。7 )將拉伸速度依次變?yōu)?10, 20mm/min,每種速度都重復(fù) 2)6 )。5. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1) 根據(jù)電子拉力機(jī)繪制出的 PS PP拉伸曲線，比較和鑒別它們的性能特征;(2) 根據(jù)PP的載荷一伸長(zhǎng)曲線，繪制應(yīng)力一應(yīng)變曲線；(3) 計(jì)算