聚合物拉伸性能测试

实验四聚合物拉伸性能测试

一、实验目的

1.熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件和测试原理。

2.了解万能拉力试验机原理以及熟悉其使用方法

3.绘制聚合物的应力一应变曲线。测定其屈服强度、拉伸强度、断裂强

度和断裂伸长率。

二、实验原理

拉伸实验是在规定的试验温度、湿度和速度条件下，对标准试样沿纵轴方向施加静态拉伸负荷，直到试样被拉断为止。用于聚合物应力—应变曲线测定的电子拉力机是将试样上施加的载荷、形变通过压力传感器和形变测量装置转变成电信号记录下来，经计算机处理后，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力一应变曲线。

聚合物的拉伸性能可通过其应力一应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力一应变曲线如图2所示。在应力一应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。根据拉伸过程中屈服点的表现, 伸长率的大小以及其断裂情况，应力一应变曲线大致可分为如图2所示的五种类型：①软而弱；②硬而脆；③硬而强；④软而强；⑤硬而韧。

图2五种典型聚合物拉伸应力-应变曲线

1-软而弱；2-硬而脆：3-硬而强：4-软而强；5-强而韧而且，从图中我们还可以得到材料的各项拉伸性能指标值：如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。

影响聚合物拉伸强度的因素有：

(1)高聚物的结构和组成聚合物的相对分子质量及其分布、取代基、交联、结晶和取向是决定其机械强度的主要内在因素；通过在聚合物中添加填料.采用共聚和共混方式来改变高聚物的组成可以达到提高聚合

物的拉伸强度的目的。

(2)实验状态拉伸实验是用标准形状的试样，在规定的标淮化状态下测定聚合物的拉伸性能。标准化状态包括：试样制备、状态调节、实验环境和实验条件等。这些因素都将直接影响实验结果。

三、实验原料及主要仪器设备

实验原料：之前注塑成型实验所得的样品

主要仪器设备：万能拉力试验机、游标卡尺

四、实验步骤

1•准备工作

⑴试样的制备和外观检查.按GB1039-1992规定进行；试样的状态调节和实验环境按GB2918规走执行。

⑵ 试样编号•测量试样工作部分的宽度和厚度、精确至O.Olmmo 每个试佯测量三点.取算术平均值。

(3)在试样中间平行部分做标线.标明标距G；・此标线对测试结果不

应有影响。

⑷熟悉电子拉力实验机的结构.操作规程和注意事项。

2•实验步骤

(1)开机：试验机一计算机。

⑵ 双击桌面上名为“PowerTest〃快捷键进入试验软件；在单机“联机”键后岀现的窗口上，选择正确的通讯口，选择对应的传感器及引伸

仪后单击“联机”；

(3)检查夹具.根据实际情况(主要是试样的长度及夹具的间距)设置好限位装置；在试验软件内选择相应的试验方案.进入试验窗口.输入“用户参数”；

(4)夹持试样.夹具夹持试样时.要使试样纵轴与上、下夹具中心线相重合.并且要松紧适宜，以防止试样滑脱或断在夹具内，

⑸ 点击“实验”.选择文件生成路径，单机“确定”键，程序进入实验状态；

⑹ 单机“运行”键，自动开始实验。试片拉断后.打开夹具取试片；

(7)重复3—6步骤.进行其余样条的测试。若试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废.另取试样补做；

⑻ 试验自动结束后，软件显示试验结果，点击”用户报告“，打印实

验报告。

五、实验注意事项

(2)微机控制电子拉力试验机属于精密设备，在操作材料试验机时，务必遵守操作规程，精力集中，认真负责。

(2)每次设备开机后摇预热lOmin,待系统稳定后，才可进行实验工作，如果刚关机，需要在开机，至少保证的间隔时间。任何时候都不能带电插拔电源线和信号线，否则很容易损坏电器控制部分。

(3)试验开始前，一定要调整好限位挡圈，以免操作失误损坏力值传感器。

（4）试验过程中，不能远离试验机。

（5）实验结束后，一定要关闭所有的电源。

六、实验数据处理

线性关系（该直线上存在一个小的转折，可能是因为试样木身的微观

缺陷的存在或者是实验的偶然误差导致的），这说明试样表现出互克弹性体的行为。且这种行为是由高分子的键长、键角的变化引起的。随后，曲线出现一个转折点，即屈服点，应力在该点达到极大值，所以该

试样的屈服应力为30.377MPao过了该点应力降低，应变增大。继续拉伸，试样在曲线末端断裂。

七、实验误差分析

影响聚合物拉伸性能的因素主要有：

（1）试样木身的微观缺陷，比如气泡

（2）拉伸速度：对于相同的外力来说，拉伸速度过快，强迫高弹形变来不及发生，或者强迫高弹形变得不到充分的发展，试样要发生脆性断裂，而拉伸速度过慢，则线性玻璃态高聚物要发生一部分粘性流动；只有适当的拉伸速度下，玻璃态高聚物的强迫高弹形变才能充分表现出来。

（3）环境的影响：温度和湿度

（4）材料自身的性质

（5）材料老化