為了測(cè)定高聚物材料的基本性能,對(duì)材料施加壓力后,測(cè)出變形兩,求出應(yīng)力,應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)是最普通的方法,將樣條的兩端用器具固定好,施加軸方向的拉伸荷重,直到遭破壞時(shí)的應(yīng)力與扭曲的計(jì)算方法即為拉伸試驗(yàn)。
屈服點(diǎn):應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)中,即使荷重不增加,伸長(zhǎng)率也開(kāi)始上升的時(shí)刻稱(chēng)為屈服點(diǎn)
拉伸模量:在變形率較低的區(qū)間,應(yīng)力與應(yīng)變通常呈直線(xiàn)變化的關(guān)系,此區(qū)間的應(yīng)力與應(yīng)變的比值(拉伸應(yīng)力/伸長(zhǎng)率)被視為拉伸模量
拉伸強(qiáng)度:在屈服點(diǎn)的材料,拉伸強(qiáng)度是指屈服強(qiáng)度,不產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的材料。破壞強(qiáng)度即為其拉伸強(qiáng)度
1. 試驗(yàn)設(shè)備
測(cè)試設(shè)備:電子萬(wàn)能測(cè)試機(jī),裝有能以一定速度移動(dòng)的夾具,此器材還適用于壓縮,彎曲、剪斷等測(cè)試
2. 拉伸試樣
塑料薄膜:用Ⅳ型。
3. 對(duì)試樣的要求
試樣表面應(yīng)平整、無(wú)氣泡、裂紋、分層、無(wú)明顯雜質(zhì)和加工損傷等缺陷,有方向性差異的試片應(yīng)沿縱橫方向分別取樣。
硬板厚度d<10mm時(shí),以原厚作為試樣的厚度;當(dāng)厚度d>10mm時(shí),應(yīng)從一面機(jī)械加工成10mm。
測(cè)試彈性模量,用厚4~10mm的Ⅱ型試樣或用長(zhǎng)200mm、寬15mm的長(zhǎng)條試樣。
每組試樣不少于5個(gè)。
三、拉力拉伸實(shí)驗(yàn)中需要注意的細(xì)節(jié)
1. 試驗(yàn)速度(空載)
A:(10±5)mm/min,
B:(50±5)mm/min,
C:(100±10)mm/min或(250±50)mm/min。
① 熱固性塑料、硬質(zhì)熱塑性塑料,用A速。
② 伸長(zhǎng)率較大的硬質(zhì)、半硬質(zhì)熱塑性塑料(如PP、
改性尼龍PA等),用B速。
③ 軟板、片和薄膜用C速。相對(duì)伸長(zhǎng)率<100%的用(100±10)mm/min速度,相對(duì)伸長(zhǎng)率>100%的用(250±50)mm/min速度。
2. 試驗(yàn)環(huán)境
溫度:熱塑性塑料(25±2)℃,熱固性塑料(25±5)℃。濕度:相對(duì)濕度(65±5)%。
3. 將試樣置于環(huán)境中,使其表面盡可能暴露在環(huán)境里。不同厚度d的試樣處理時(shí)間如下:d<0.25mm的試樣不少于4h;O.25mm<d<2mm的試樣不少于8h;d>2mm的試樣不少于16h。
4. 測(cè)量試樣的厚度和寬度模塑試樣和板材試樣準(zhǔn)確至0.05mm;片材試樣厚度O.01mm;薄膜試樣厚度0.O01mm;每個(gè)試樣在距標(biāo)線(xiàn)距離內(nèi)測(cè)量三點(diǎn),取算術(shù)平均值。
5. 測(cè)試伸長(zhǎng)時(shí)應(yīng)在試樣上被拉伸的平行部分作標(biāo)線(xiàn),此標(biāo)線(xiàn)對(duì)測(cè)試結(jié)果不應(yīng)有影響。
6. 用夾具夾持試樣時(shí)要使試樣縱軸方向中心與上、下夾具中心連線(xiàn)相重合,并且松緊適宜,不能使試樣在受力時(shí)滑脫或夾持過(guò)緊在夾口處損壞試樣。夾持薄膜試樣要求在夾具內(nèi)襯墊橡膠之類(lèi)的彈性薄片。
7. 按所選擇的速度開(kāi)動(dòng)機(jī)器,進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。
8. 試樣斷裂后讀取負(fù)荷及標(biāo)距間伸長(zhǎng),或讀取屈服時(shí)的負(fù)荷。若試樣斷裂在標(biāo)距以外的部位,則此次試驗(yàn)作廢,另取試樣補(bǔ)做。
9. 測(cè)定模量時(shí)測(cè)定模量時(shí)可用1~5mm/min的拉伸速度,使樣品形量準(zhǔn)確至0.01mm。記錄負(fù)荷及相應(yīng)變形量,作應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)。
四、影響拉伸檢測(cè)結(jié)果的六大因素
1. 試驗(yàn)環(huán)境對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
GB/T8804中規(guī)定,實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為(23±2)℃,相對(duì)濕度為(50±10)%。
熱塑性塑料的拉伸性能測(cè)試受溫度的影響比較大,往往溫度偏高,拉伸強(qiáng)度偏低,伸長(zhǎng)率偏大,反之則相反。伴隨著溫度的逐漸上升,熱塑性塑料的拉伸性能也將逐漸由硬脆向粘強(qiáng)轉(zhuǎn)變,拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量隨之變小,而斷裂伸長(zhǎng)率將同步變大。
實(shí)驗(yàn)相對(duì)濕度一般對(duì)吸水率比較大的塑料影響較大。一部分塑料吸水率增大以后,水分子在塑料中起到了偶聯(lián)劑和增韌劑的作用,從而影響該塑料的剛性和韌性。通過(guò)以上實(shí)踐可見(jiàn),塑料的拉伸性能測(cè)試必須在恒溫恒濕條件下進(jìn)行。
2. 材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
材料試驗(yàn)機(jī)(又稱(chēng)拉力機(jī))的測(cè)力傳感器精度、速度控制精度、夾具同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等是材料試驗(yàn)機(jī)影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要因素。測(cè)力傳感器是材料試驗(yàn)機(jī)的核心部件,它的精度直接影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)和偏差大小。拉伸速度要求平穩(wěn)均勻,速度偏高或偏低都會(huì)影響拉伸結(jié)果。試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好,拉伸位移偏大,拉伸強(qiáng)度有時(shí)將受到影響,結(jié)果偏小。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的頻率也要適中,否則將影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù),峰值偏小。
3. 試樣的制備與處理對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
在做各種塑料試驗(yàn)時(shí),都要按標(biāo)準(zhǔn)制成樣 (依據(jù)GB/T8804與受試材料有關(guān)的部分制樣)。制樣方式有兩種:一是用原材料制樣,另一種是從制品上直接取樣。
用原材料制成試樣有幾種方法,包括模壓型、注塑成型、壓延成型或吹膜成型等,每種制樣過(guò)程都應(yīng)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。但不同方法制樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不具備可比性。
同一種制樣方法,要求工藝參數(shù)(如模具結(jié)構(gòu)、成型溫度、成型壓力、冷卻速度等)和工藝過(guò)程也要相同,否則塑料的成型過(guò)程中的微觀(guān)結(jié)構(gòu)如結(jié)晶度、分子取向等將有較大變化,直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
4. 檢測(cè)操作過(guò)程對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
因?yàn)樗芰蠈儆谡硰椥圆牧?,它的力松弛過(guò)程與變形速度緊密相關(guān)。應(yīng)力松弛需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程,當(dāng)?shù)退倮鞎r(shí),分子鏈來(lái)得及位移、重排,塑料呈現(xiàn)韌性行為,表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度減小,斷裂伸長(zhǎng)率增大;高速拉伸時(shí),分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用的速度,塑料呈現(xiàn)脆性行為,表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度增大,斷裂伸長(zhǎng)率減小。只有拉伸速度相同時(shí),試驗(yàn)數(shù)據(jù)才具有可比性。對(duì)不熟悉的材料,正式測(cè)試之前要進(jìn)行預(yù)測(cè),以預(yù)知合適的負(fù)荷和速度等,為正式測(cè)試做好準(zhǔn)備。
5. 數(shù)據(jù)處理對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
數(shù)據(jù)處理是整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié),因此與試驗(yàn)結(jié)果的精確程度有著密切的關(guān)系?,F(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制,數(shù)據(jù)處理已程序化,但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測(cè)試和計(jì)算。如試樣尺寸、位移變化、伸長(zhǎng)率計(jì)算等。數(shù)據(jù)的處理采取四舍五入的原則,要以測(cè)量誤差為依據(jù),將測(cè)試得到的或計(jì)算得到的數(shù)據(jù)截取成所需要的位數(shù),對(duì)舍去的位數(shù)按四舍五入處理(或省略掉)。
6. 人員操作對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
人為因素涉及到取樣、制樣過(guò)程,試樣的處理,試驗(yàn)過(guò)程,數(shù)據(jù)處理等。進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),最好同一個(gè)人員操作,以保證得出正確的結(jié)論。適當(dāng)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn),取測(cè)試結(jié)果平均值以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
五、總結(jié)
塑料的拉伸性能測(cè)試的準(zhǔn)確性涉及到檢測(cè)設(shè)備、樣品制備、測(cè)試流程、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)方面,必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整個(gè)測(cè)試過(guò)程才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。