聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定

WDW-10A微机控制电子万能试验 机
试样制备
• 拉伸实验中所用的试样依据不同材料可按国家标准 GB 1040---70加工成不同形状和尺寸。每组试样应不 少与5个。试验前，需对试样的外观进行检查，试样 应表面平整，无气泡、裂纹、分层和机械损伤等缺 陷。另外，为了减小环境对试样性能的影响，应在 测试前将试样在测试环境中放置一定时间，使试样 与测试环境达到平衡。一般试样越厚，放置时间应 越长，具体按国家标准规定。 • 取合格的试样进行编号，在试样中部量出10cm为有 效段，做好记号。在有效段均匀取3点，测量试样的 宽度和厚度，取算术平均值。对于压制、压注、层 压板及其他板材测量精确到0.05mm;软片测量精确 到0.01mm;薄膜测量精确到0.01mm。
• 5、样品在上下夹具上夹牢。夹试样时，应试样的 中心线与上下夹具中心线一致。 • 6、选择XY记录仪的量程，调整零点，打下记录笔。 • 7、按横显调零键，横梁位移复零。按仪器的上升( 拉伸)键开始拉伸，接着按最大值保持键以记录最 大拉伸力，同时在记录仪上画出载荷-变形曲线。 • 8、试样断裂时，位伸自动停止(如不能自动停止， 则按下停止键)，从应力负荷/变形显示窗口读最大 负荷值，从横梁位移窗口读拉伸伸长值。(如果试 样破坏发生在明显内部缺陷处，或破坏发生在非有 效部分，结果应予作废) • 9、按下降键，使动横梁回复原来位置，重复5至8 操作，测量下一个试样。
应力应变曲线
• 从曲线的形状以及δt 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δ 的大小， 可以判断材料的强与弱；而从ε的大小，更正确的讲 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及分子位移所需要的负荷 较大，材料就较强及硬。
• 综上所述，材料的组成、化学结构及聚集 态结构都会对应力与应变产生影响。 • 应力-应变实验所得的数据也与温度、湿度、 拉伸速度有关，因此，应规定一定的测试 条件。
实验仪器
• 采用济南天辰试验机制造有限公司产WDW10A微机控制电子万能试验机。最大测量负 荷10kN,速度0.01mm/min～500 mm/min， 试验类型有拉伸、压缩、弯曲、剪切等。
实验步骤
• 1、接通试验机电源，预热30min。 • 2、选择试验方式(拉伸方式)和拉伸速度(拉伸速 度应为使试样能在0.5~5min试验时间内断裂的最 低速度。本实验试样为PET薄膜，可采用 100mm/min的速度)。 • 3、分别调整试验机负荷测量单元和变形测量单 元的零点，然后分别调整两个单元的标定值旋钮， 使显示的标定值与原机标定值一致。 • 4、选择合适的夹具，按上、下键将上下夹具的 距离调整到10cm。并调整自动定位螺丝将距离 固定。
数据处理
• 1、断裂强度δt 的计算 δt=[P/(bd)]X104 (Pa) 式中 P-----最大破坏载荷，N； b-----试样宽度，cm； d-----试样厚度，cm。 • 2、断裂伸长率εt 的计算 εt=[(L-L0)/ L0 X100%
式中 L0-----试样的初始标线间的有效距离，cm; L-------试样断裂时标线间的有效距离，cm.
注意事项
• 为了仪器的安全，测试前应根据自己试样 的长短，设置动横梁上下移动的极限；
• 夹具安装应注意上下垂直在同一平面上， 防止实验过程中试样性能受到额外剪切力 的影响； • 对于拉伸伸长很小的试样，可按装微形变 测量仪测量伸长。
思考题
• 如何根据ຫໍສະໝຸດ Baidu合物材料的应力——应变曲线来 判断材料的性能？
• 对于结晶形聚合物，当结晶度非常高时(尤其当 晶相为大的球晶时)，会出现现聚合物脆性断裂 的特征。总之，当聚合物的结晶度增加时，模量 将增加，屈服强度和断裂强度也增加，位屈服形 变和断裂形变却减小。
• 聚合物晶相的形态和尺寸对材料性能影响也很大。 同样的结晶度，如果晶相是由很大的球晶组成， 则材料表现出低强度、高脆性倾向。如果晶相是 由很多的微晶组成，则材料的性能有相反的特征。
实验六 聚合物拉伸强度和断裂伸长率 的测定
实验目的
• 通过实验了解聚合物材料拉伸强度及断裂 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 材料的力学性能。
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。这里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。
• 另外，聚合物分子链间的公学交联对材料 的力学性能也有很大的影响，这是因为有 化学交联时，聚合物分子链之间不可能发 生滑移，黏流态消失。当交联密度增加时， 对于Tg 以上的橡胶态聚合物来说，其抗张 强度增加，断裂伸长率下降。交联率很高 时，聚合物成为三维网状链的刚硬结构。 因此，只有在适当的交联度时抗张强度才 有最大值