高分子材料拉伸性能实验
高分子物理实验报告
高分子物理实验报告高分子物理实验报告引言：高分子物理是研究高分子材料的结构、性质和行为的学科。
本实验旨在通过实验方法，对高分子材料的一些基本性质进行探究，以加深对高分子物理的理解。
实验一：高分子材料的熔融流动性材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）方法：将PE和PP分别切成小块，放入两个不同的容器中，通过加热使其熔化，观察其流动性。
结果：PE在加热后迅速熔化，并呈现出较大的流动性，而PP则需要较高的温度才能熔化，且流动性较小。
结论：高分子材料的熔融流动性与其分子结构有关，分子链间的相互作用力越强，熔融温度越高，流动性越小。
实验二：高分子材料的拉伸性能材料：聚酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）方法：将PET和PVC分别切成薄片状，用拉力试验机进行拉伸测试，记录其拉伸强度和断裂伸长率。
结果：PET具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，而PVC的拉伸强度较低，断裂伸长率也较小。
结论：高分子材料的拉伸性能与其分子链的排列方式、分子量以及交联程度等因素有关，分子链越有序，交联程度越高，拉伸强度越大，断裂伸长率越小。
实验三：高分子材料的热稳定性材料：聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）方法：将PS和PC分别切成小块，放入热风箱中进行热稳定性测试，记录其质量损失。
结果：PS在高温下易分解，质量损失较大，而PC在相同条件下质量损失较小。
结论：高分子材料的热稳定性与其分子链的稳定性有关，分子链越稳定，热稳定性越好，质量损失越小。
实验四：高分子材料的玻璃化转变温度材料：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）方法：将PMMA和PVA分别切成小块，通过差示扫描量热法（DSC）测试其玻璃化转变温度。
结果：PMMA的玻璃化转变温度较高，而PVA的玻璃化转变温度较低。
结论：高分子材料的玻璃化转变温度与其分子链的自由度有关，分子链越自由，玻璃化转变温度越低。
结论：通过以上实验，我们可以看到不同高分子材料在熔融流动性、拉伸性能、热稳定性和玻璃化转变温度等方面表现出不同的特性。
高分子材料性能测试实验报告
高分子材料性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在对常见的高分子材料进行性能测试，以深入了解其物理、化学和机械性能，为材料的选择和应用提供科学依据。
二、实验材料与设备1、实验材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）2、实验设备电子万能试验机热重分析仪（TGA）差示扫描量热仪（DSC）硬度计冲击试验机三、实验原理1、拉伸性能测试高分子材料在受到拉伸力作用时，会发生形变。
通过测量材料在拉伸过程中的应力应变曲线，可以得到材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。
2、热性能测试TGA 用于测量材料在加热过程中的质量损失，从而分析材料的热稳定性和组成成分。
DSC 则可以测量材料在加热或冷却过程中的热量变化，用于研究材料的相变温度、玻璃化转变温度等。
3、硬度测试硬度是衡量材料抵抗局部变形的能力。
硬度计通过压入材料表面一定深度，测量所施加的力来确定材料的硬度值。
4、冲击性能测试冲击试验机通过施加冲击载荷，测量材料在冲击作用下的吸收能量，评估材料的抗冲击性能。
四、实验步骤1、拉伸性能测试将高分子材料制成标准哑铃状试样。
安装试样到电子万能试验机上，设置拉伸速度和测试温度。
启动试验机，记录应力应变曲线。
2、热性能测试称取一定量的高分子材料样品，放入 TGA 和 DSC 仪器的样品盘中。
设置升温程序和气氛条件，进行测试。
3、硬度测试将试样平稳放置在硬度计工作台上。
选择合适的压头和试验力，进行硬度测量。
4、冲击性能测试制备标准冲击试样。
将试样安装在冲击试验机上，进行冲击试验。
五、实验结果与分析1、拉伸性能聚乙烯（PE）：拉伸强度较低，断裂伸长率较高，表现出较好的柔韧性。
聚丙烯（PP）：拉伸强度较高，断裂伸长率适中，具有一定的刚性和韧性。
聚苯乙烯（PS）：拉伸强度较高，但断裂伸长率较低，脆性较大。
聚氯乙烯（PVC）：拉伸强度和断裂伸长率因配方不同而有所差异。
2、热性能TGA 结果显示，不同高分子材料的热分解温度和分解过程有所不同。
高分子材料拉伸试验
高分子材料拉伸试验一、实验目的测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长，并画应力—应变曲线；观察结晶性高聚物的拉伸特征；掌握高聚物的静载拉伸实验方法。
∙∙∙二、实验原理应力—应变曲线本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷，以测定塑料的力学性能。
拉伸实验是最常见的一种力学实验，由实验测定的应力—应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物，不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。
结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域，如图1所示。
（1）OA 段曲线的起始部分，近似直线，属普弹性变形，是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的，其形变是可逆的，应力与应变之间服从胡克定律。
即：σ=Eε式中σ——应力，MPa ；ε——应变，%；Ε——弹性模量，MP 。
A 为屈服点，所对应力屈服应力或屈服强度。
（2）BC 段到达屈服点后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈现象的本质是分子在该自发生取向的结晶，该处强度增大，拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎一变，而变形增加很大。
（3）CD 段被均匀拉细后的试样，再长变细即分子进一步取向，应力随应变的增大而增大，直到断裂点D ，试样被拉断，D 点的应力称为强度极限，即抗拉强度或断裂强度σ断，是材料重要的质量指标，其计算公式为：σ断=P/（b ×d ）(MPa) 式中P ——最大破坏载荷，N ； b ——试样宽度，mm ； d ——试样厚度，mm ；断裂伸长率ε断是试样断裂时的相对伸长率，ε断按下式计算：ε断=（F-G ）/G×100%式中G ——试样标线间的距离，mm ； F ——试样断裂时标线间的距离，mm 。
实验设备、用具及试样电子式万能材料试验机WDT-20KN 。
游标卡尺一把聚丙烯（PP ）标准试样6条，拉伸样条的形状（双铲型）如图2所示。
高分子材料拉伸性能的测定
高分子材料拉伸性能的测定一、实验目的1.熟悉电子拉力机的使用；2.测定聚合物的应力-应变曲线；3.测定聚合物材料抗张强度、断裂伸长率。
二、实验原理应力-应变试验通常实在张力下进行，即将试样等速拉伸，并同时测定试样所受的应力和形变值，直至试样断裂。
应力是试样单位面积上所受到的力，可按下式计算：式中P为最大载荷、断裂负荷、屈服负荷b为试样宽度，m；d为试样厚度，m。
应变是试样受力后发生的相对变形，可按下式计算：式中I0为试样原始标线距离，m；I为试样断裂时标线距离，m。
应力-应变曲线是从曲线的初始直线部分，按下式计算弹性模量E（MPa，N/m2）：式中σ为应力；ε为应变。
在等速拉伸时，无定形高聚物的典型应力-应变曲线见图15-1：a点为弹性极限，σa为弹性（比例）极限强度，εa为弹性极限伸长率。
由0到a点为一直线，应力-应变关系遵循虎克定律σ＝Eε，直线斜率E称为弹性（杨氏模量）。
y点为屈服点，对应的σy和εy 称为屈服强度和屈服伸长氯。
材料屈服后可在t点处断裂，σt、εt 为材料的断裂强度、断裂伸长率。
（材料的断裂强度可大于或小于屈服强度，视不同材料而定）从σt的大小，可以判断材料的强与弱，而从εt的大小（从曲线面积的大小）可以判断材料的脆与韧。
晶态高聚物材料的应力-应变曲线：在c点以后出现微晶的取向和熔解，然后沿力场方向重排或重结晶，故σc称重结晶强度。
从宏观上看，在c点材料出现细颈，随拉伸的进行，细颈不断发展，到细颈发展完全后，应力才继续增大到t点断裂。
由于高聚物材料的力学试验受环境湿度和拉伸速度的影响，因此必须在广泛的温度和速度范围内进行。
工程上，一般是在规定的湿度、速度下进行，以便比较。
三、实验用品仪器深圳新三思材料检测有限公司CMT6104微机控制电子万能试验机（台式）。
试样要求1．试样制备和外观检查。
试样表面应光滑、平整，不应有气泡、杂质、机械损伤等。
2．每组试样不少于5个。
试验条件：1．试验速度（空载）A：10mm/min5mm/min；B：50mm/ min5mm/min；C：100mm/min10mm/min或250mm/min50mm/min。
聚丙烯拉伸性能测试
聚丙烯拉伸性能测试
聚丙烯是一种常用的塑料材料，广泛应用于包装、日用品、汽车零件等领域。
在使用聚丙烯材料制成的制品时，其拉伸性能是一个重要的指标。
通过对聚丙烯的拉伸性能进行测试，可以评估其在受力状态下的表现，为产品设计和生产提供参考。
拉伸性能测试方法
仪器和设备
在进行聚丙烯拉伸性能测试时，通常会采用万能材料试验机。
该设备能够施加
不同的拉伸力，并记录拉伸过程中的应力和应变数据。
此外，还需要适当的夹具和样品制备工具。
样品准备
在进行拉伸性能测试前，需要准备符合标准要求的聚丙烯样品。
通常情况下，
样品应具有一定的尺寸和几何形状，以确保测试结果的可靠性和可比性。
测试步骤
1.将样品安装在万能材料试验机上，并设置合适的试验参数，如拉伸速
度、加载方式等。
2.开始测试，记录拉伸过程中的应力-应变曲线，并获取拉伸强度、屈
服强度、断裂伸长率等关键参数。
3.根据测试结果分析样品的拉伸性能表现，评估其适用性和可靠性。
结果分析与应用
通过对聚丙烯的拉伸性能测试，可以评估材料的拉伸强度、延展性等关键指标，为产品设计与材料选择提供重要参考。
在实际生产中，通过优化材料配方和加工工艺，可以改善聚丙烯制品的拉伸性能，提高产品质量和性能。
综上所述，聚丙烯的拉伸性能测试是评估材料性能的重要手段，通过科学合理
的测试方法和分析，可以有效提升产品质量和竞争力。
高分子材料性能测试
图 II型试样
表6-2 I I型试样尺寸要求
2. 试样的制备和尺寸要求III ：III型试样及尺寸
图 III型试样
表6-2 III III型试样尺寸要求
2. 试样的制备和尺寸要求IV ：IV型试样及尺寸
图 IV型试样
表6-2 IV IV型试样尺寸要求
2. 试样的制备和尺寸要求V ：塑料材料选择试样类型测
模量 低 高 高 低 高
屈服应力 低 无 高 低 高
拉伸强度 低 中等 高 中等 高
断裂伸长 中等 低 中等 高 高
高分子材料的典型应力-应变特征
常用高分子材料的应力-应变曲线
应力
纤维
硬塑料
软塑料
橡胶
应变
6.1 拉伸性能
三、 拉伸性能测试原理及试样
参照标准——国标GB/T 1040-92 1.原理
拉伸试验是对试样延期纵轴方向施加静态拉伸 负荷，使其破坏，通过测量试样的屈服力、破坏 力和试样标距间的伸长来求得试样的屈服强度拉 伸强度和伸长率。
拉伸性能
低碳钢 铝合金 铸铁 高分子材料
符合材料
2. 高分子试样的制备和尺寸要求I ：I型试样及尺寸
图 I型试样
表6-2 II II型试样尺寸要求
2.II型试样及尺寸
断裂伸长率按下式计算： εｔ=(L-L0)/L0×100%
εｔ：断裂伸长率，%；L0：试样原始标距，mm； L：试样断裂时标线间距离，mm。
五、影响拉伸性能的因素
(1)成型条件：由试样自身的微观缺陷和微观不同性引起 (2) 温度和湿度： (3)拉伸速度：塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速
率紧密相关，需要一个时间过程 (4)预处理：材料在加工过程中，由于加热和冷却的时间和速度
高分子材料静拉伸力学性能
§2.1 引言
§2.2 静拉伸试验
§2.3 弹性变形
§2.4 塑性变形 §2.5 材料的断裂
2.1 前言
1、拉伸性能: 通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变硬化 和韧度等重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性能。 2、拉伸性能的作用、用途： a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据 之一。 b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断裂 性能。 （研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能时， 都要测定材料的拉伸性能）
对于脆性材料和不形成颈缩的塑性材料，其拉伸 最高载荷就是断裂载荷，因此，其抗拉强度也代表断 裂抗力。 对于形成颈缩的塑性材料，其抗拉强度代表产生 最大均匀变形的抗力，也表示材料在静拉伸条件下的 极限承载能力。
3. 实际断裂强度
拉伸断裂时的载荷除以断口处的真实截面 面积所得的应力值称为实际断裂强度Sk。 在这里采用的时试样断裂时的真实界面面 积，Sk也是真是应力，其意义是表征材料对断 裂的抗力，因此有时也称为断裂真应力。
a.
b. 弹性极限
试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为 标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力值为弹性极 限，用σe表示，超过σe时，即认为材料开始屈服。 上述二定义并非完全相等，有的材料，如高强度 晶须，可以超出应力应变的线性范围，发生较大的弹 性变形。橡胶材料可以超过比例极限发生较大的变形 后仍能完全恢复，而没有任何永久变形。 工程上之所以区分它们，是因为有些设计，如火 炮筒材料，要求有高的比例极限，而弹簧材料则要求 有高的弹性极限。
2.2.5、真应力－真应变曲线
• S＝F/A (瞬时真应力） • de ＝dL/L (应变的微分增量），则试棒自L0伸长 至L后，总的应变量为： e ＝∫0e de ＝ ∫ L0 L dL/L ＝InL/ L0 式中的e为真应变。于是，工程应变与真应变之 间的关系为： e ＝InL/ L0 ＝In(1＋ε) 显然，真应变总小于工程应变，且变形量越大， 二者的差距越大。 假定材料的拉伸变形是等体积变化的，则真应 力与工程应力之间有如下关系：S ＝σ(1 ＋ε) 这说明真应力S大于工程应力σ。
试验1高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定
实验1 高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定一、实验目的通过实验了解聚合物材料应力—应变曲线特点、试验速度对应力—应变曲线的影响、拉伸强度及断裂伸长率的意义，熟悉它们的测试方法；并通过测试应力—应变曲线来判断不同聚合物的力学性能。
二、实验原理为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。
所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。
不同种类聚合物有不同的应力—应变曲线。
等速条件下，无定形聚合物典型的应力—应变曲线如图1所示。
图中的α点为弹性极限，σα为弹性（比例）极限强度，εα为弹性极限伸长。
在α点前，应力—应变服从虎克定律：σ=Έε式中σ——应力，MPa；ε——应变，%；Ε——弹性（杨氏）模量（曲线的斜率），MP 。
曲线斜率E反映材料的硬性。
Y称屈服点，对应的σy和εy称屈服强度和屈服伸长。
材料屈服后，可在t点处，也可在t′点处断裂。
因而视情况，材料断裂强度可大于或小于屈服强度。
εt（或εt′）称断裂伸长率，反映材料的延伸性。
从曲线的形状以及σt和εt的大小，可以看出材料的性能，并借以判断它的应用范围。
如从σt的大小，可以判断材料的强与弱；而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大小，可判断材料的脆性与韧性。
从微观结构看，在外力的作用下，聚合物产生大分子链的运动，包括分子内的键长、键角变化，分子链段的运动，以及分子间的相对位移。
沿力方向的整体运动（伸长）是通过上述各种运动来达到的。
由键长、键角产生的形变较小（普弹形变），而链段运动和分子间的相对位移（塑性流动）产生的形变较大。
材料在拉伸到破坏时，链段运动或分子位移基本上仍不能发生，或只是很小，此时材料就脆。
若达到一定负荷，可以克服链段运动及分子位移所需要的能量，这些运动就能发生，形变就大，材料就韧。
如果要使材料产生链段运动用分子位移所需要的负荷较大，材料就较强及硬。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高分子材料拉伸性能实验
1. 实验目的
了解高分子材料的拉伸强度、模量及断裂伸长率的意义和测试方法，通过应力－应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。
2. 实验原理
拉伸强度是用规定的实验温度、湿度和作用力速度，在试样的两端以拉力将试样拉至断裂时所需的负荷力，同时可得到断裂伸长率和拉伸弹性模量。
将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力－应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服点处的应力（拉伸屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。
3. 实验材料
实验原料：GPPS、PP、PC。
（1）拉伸样条：哑铃型样条，测试标准：ASTM D638。
样条如下：
4. 实验设备
万能材料实验机及夹具
5. 实验条件
不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按表2选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速度。
表 2 拉伸试样类型以及相应的实验速度
①Ⅲ试样仅用来测试拉伸强度
实验速度为以下九种：
A: 1mm/min ±50% B: 2mm/min ±20% C: 5mm/min ±20%
D: 10mm/min ±20% E: 20mm/min ±10% F: 50mm/min ±10%
G: 100mm/min ±10% H: 200mm/min ±10% I: 500mm/min ±10%
6.实验步骤
（1）实验环境：温度23℃，相对湿度50％，气压86～106KPa。
（2）测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确到0.01mm，每个试样测量三点，取算术平均值。
（3）在试样中间平行的部分作标线示明标距，此标线对测试结果不应有影响。
（4）夹持试样，夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中心连线相重合，并且要松劲适宜，以防止试样滑脱或断在夹具内。
（5）选定实验速度，进行实验。
并记录屈服时的负荷，或断裂负荷及标距间伸长，若试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废，另选取试样补做。
7. 实验结果与数据处理
（1） 拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏离屈服应力σt 按式（1）进行计算： bd
p
t =
σ （1） 式中σt —抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏离屈服应力，MPa ； p ——最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏离屈服负荷，N ； b ——试样宽度,mm; d ——试样厚度，mm
（2）模量：拉伸模量（即杨氏模量）通常由拉伸初始阶段的应力与应变比例计算：
E ＝
//l l bd
P ∆∆ （2）
(3) 断裂伸长率εt 按式（3）计算： %1000
⨯-=
G G G t ε （3）式中εt —断裂伸长率，％； G 0—试样原始标距，mm ；G —试样断裂时标线间距，mm 。
8. 思考题
① 分析试样断裂在线外的原因。
② 如何用据应力—应变曲线来判断材料的适应性能？首先是屈服极限，这个
表明材料承受最大载荷的能力，就是σs ，越高越好。
还有就是延伸率，延伸率高的材料可以承受更大的塑性变形。
应力应变曲线在屈服点以后的曲线如果是随应变增大而升高，则表明是应变可强化材料。
一般钢材 的强化效果不明显，铝合金的属于应变强化材料。
有些材料属于脆性材料，当拉伸超过屈服点后很快就断裂，比如陶瓷和部分钢铁。
③ 拉伸速度对测试结果有和影响？
1.抗拉强度：抗拉强度随着试验速度的上升，抗拉强度增大，但到达一定阶段后趋于稳定
2.屈服强度：试验速度较慢时，屈服强度与抗拉强度相差比较大；试验速度愈快，屈服强度与
抗拉强度的差值逐渐减少。
3.断后延伸率：拉伸速度的提高使断后延伸率下降，到一定阶段后断后伸长率下降趋于缓慢。
(另外塑性大的抗拉强度和断后伸长率对拉伸速度的敏感性大，而塑性小的抗拉强度和断后伸长率对拉伸速度敏感性则相对较小。
一般情况拉伸速度的变化对试验结果的影响如上，但对于塑料材料，它属于粘弹性材料，它的应力松弛过程与变形速度紧密相连。
当拉伸速度减小时，拉伸强度减小，断裂伸长率增大；拉伸速度增大时，塑料呈现脆性，拉伸强度增大，断裂伸长率减小简支梁冲击试验机。