聚合物拉伸性能测试
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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