塑料拉伸性能

类型 试样制备方法 注塑 模压 Ⅰ 机械加工 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 注塑、模压 板材机械加工 和冲切加工 注塑 模压 机械加工 2 2 最佳厚度mm 4 试验速度 B C D E F
型测试速度参考
硬质热塑性塑 热塑性增强塑料
硬质热塑性塑料板 热固性塑料板含层压板
软质热塑性塑料及板 热固性塑料(含填充、增 强塑料） 热固性塑料板
A B C D E F G
F G H I C B C D
A:1±50%，B:2±20%，C:5±20%，D:10±20%，E:20±10%， F:50±10%，G:100±10%，H:200±10%，I:500±10%。
为何要选定拉伸速度？

因为塑料属粘弹性材料，它的应力松驰过程与变 形速率紧密相关。应力松驰需要一个时间过程， 当低速拉伸时，分子链来得及位移、重排，呈现 韧性行为。表现为拉伸强度减少，而断裂伸长率 增大。高速拉伸时，高分子链段的运动跟不上外 力作用，呈现脆性行为，表现为拉伸强度增大， 断裂伸长率减少。
2 拉伸性能测试原理及试样
参照标准——国标GB/T 1040-92 2.1 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。
拉伸性能测试试样
低碳钢 铝合金 铸 铁
高分子材料 复合材料
2.2 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
I型试样尺寸要求
2.2 II型试样及尺寸
图 II型试样
I I型试样尺寸要求
2.2 试样的制备和尺寸要求III ：III型试样及尺寸
图 III型试样
III型试样尺寸要求
2.2 试样的制备和尺寸要求IV ：IV型试样及尺寸
图 IV型试样
IV型试样尺寸要求
2.2
试样材料
试样的制备和尺寸要求V ：塑料材料选择试样类
刚度(Stiffness)：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。
弹性模量：E＝σ/ε
强度(Strength)：材料在载荷作用下抵抗塑性变形或破 坏的最大能力。
屈服强度：表示材料发生明显塑性变形的抗力 Ps或σ
抗拉强度：σb=Pb/F0 断裂前单位面积上所承受的最 大应力
Mechanical properties of materials



⑦点击拉伸功能窗口
，进入数据处理窗口

⑧点击数据处理窗口中的 退出，生成相关的报告
，输入试样的宽度和厚度，之后确定

⑨关闭试验窗口及软件。关机顺序：试验 软件——>试验机——>打印机——>计算机 。
5 数据的处理
拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力按下 式计算： σt=F/bd σt：拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力等，MPa； F：最大负荷或断裂负荷、屈服负荷、偏置屈服负荷，N； b：试样宽度，mm； d：试样厚度，mm。

(d)的特点是软而韧。断裂伸 长率大，拉伸强度也较高，但 弹性模量低，如天然橡胶、顺 丁橡胶等。
1.3 高分子典型应力－应变曲线 III

(e)的特点是硬而韧。弹性 模量大、拉伸强度和断裂伸 长率也大，如聚对苯二甲酸 乙二醇酯、尼龙等
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
4 拉力机使用说明
① 按以下顺序开机：试验机——>打印机— —>计算机。每次开机后，最好要预热10分 钟，待系统稳定后，再进行试验工作。 ②准备好楔形拉伸夹具。若夹具已安装到试 验机上，则对夹具进行检查,并根据试样的 长度及夹具的间距设置好限位装置。


③ 点击桌面上的
图标,开始拉伸测试。
拉伸测试界面
1.1 定义



拉伸强度：在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉 伸应力。 拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的 拉伸负荷。 拉伸断裂应力：σｔ－εｔ曲线上断裂时的应力。 拉伸屈服应力：σｔ－εｔ曲线上屈服点处的应力。 断裂伸长率：试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之 比。 弹性模量：比例极限内，材料所受应力与产生的相应应变之比。 屈服点：σｔ－εｔ曲线上σｔ不随εｔ增加的初始点。 应变：材料在应力作用下，产生的尺寸变化与原始尺寸之比。
拉伸性能测试介绍
主要内容
1 2
3
4 5
6
7
拉伸性能 拉伸性能测试原理及试样要求 测量方法 拉力机使用说明 数据处理 实验设备 影响拉伸性能的因素
材料力学性能的介绍
The four types of stresses
Mechanical properties of materials
力测量系统、变形测量系统、位移测量系统及驱动
控制系统、通讯系统等；
微机软件
由计算机进行试验方案制定与选择、数据处理、分
析、试验过程检测、结果输出；
夹具
根据试样选取
7 影响拉伸性能的因素
一）成型条件 成型过程中，制品受到热、分子取向等作用，影响其 力学性能 连续或者间歇过热造成分子热分解； 成型压力、模具设计、温度等条件不适宜时，引起试 样变形； 急剧冷却或缓慢冷却，引起残余应力的保留程度、结 晶度、结晶粒子大小等方面不同； 成型过程使分子取向时引起各向异性； 成型后热处理，制品除去残余应力。 例如，聚碳酸酯的成品经退火处理，成品的耐环境应 力开裂改善，弯曲强度增加，但是冲击强度稍稍下降 。
塑性(Plasticity)：外力作用下，材料发生不可逆的永 久性变形而不破坏的能力。
韧性(Ductility)：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收 能量的能力。 断裂韧性：KIC
Mechanical properties of materials
强度范畴
应
刚度范畴
韧性范畴 塑性范畴
力
应
变
1 拉伸性能
1.2 高分子应力-应变过程
E越大，说明材料越硬，相反则 越软； σb或σy越大，说材料越强，相 反则越弱； εb或S越大，说明材料越韧，相 反则越脆。 • 弹性形变: （开始-Y）应力随应变正比地增加，直线斜率=杨氏模量E。由高 分子的键长键角变化引起的。 • 屈服应力： 应力在Y点达到极大值，这一点叫屈服点，其应力σy为屈服应 力。 • 强迫高弹形变（大形变） 过了Y点应力反而降低，由于此时在大的外力帮助 下，玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动，高分子链的伸展提供了材料的 大的形变。这种运动本质上与橡胶的高弹形变一样，只不过是在外力作用下发 生的，为了与普通的高弹形变相区别，通常称为强迫高弹形变。这一阶段加热 可以恢复。 • 应变硬化 继续拉伸时，由于分子链取向排列，使硬度提高，从而需要更大 的力才能形变。 • 断裂 达到B点时材料断裂，断裂时的应力σb即是抗张强度σt；断裂时的应 变εb又称为断裂伸长率。直至断裂，整条曲线所包围的面积S相当于断裂功。
1.3 高分子典型应力－应变曲线 I

(a)的特点是软而弱。拉伸强度低， 弹性模量小，且伸长率也不大，如 溶胀的凝胶等。

(b)的特点是硬而脆。拉伸强度和 弹性模量较大，断裂伸长率小，如 聚苯乙烯等。
1.3 高分子典型应力－应变曲线

(c)的特点是硬而强。拉伸强 度和弹性模量大，且有适当的 伸长率，如硬聚氯乙烯等。
(二) 温度与湿度
(二 )

温树脂不会因温度不同而得到不同的曲线。 热塑性树脂，伴随着温度上升，曲线从硬脆性向 黏弹性转移。 塑料在Tg以下是坚硬的状态，超过Tg时急速变软 在Tg附近，结晶性高分子弹性模量下降到1／10； 无定形高分子弹性模量下降到数1／1000。 结晶性高分子随温度变化伸长率在1％～I000％范 围内变化，拉伸强度在10倍以内变化。
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。
6 实验设备
电子万能试验机
电子万能试验机的结构
主机
交流伺服电机及传动系统、力传感器、机架、滚珠
丝杆、位移传感器、限位开关、控制面板、急停开关 等；
电控系统

④分别将上、下夹具装到试验机的上、下接头上 ，插上插销，旋紧锁紧螺母。先搬动上夹具的上 搬把，使钳口张开适当的宽度，大于所装试样的 厚度即可；将试样一端放入上夹具钳口之间，并 使试样位于钳口的中央，松开上搬把，将试样上 端夹紧。在夹好试样一端后，力值清零（点击力 窗口的 按钮）再夹另一端。
⑤将大变形的上下夹头夹在试样的中部，并保证 上下夹头之间的顶杆接触，以保证试样原始标距 的正确。本实验顶杆的间距设置为50mm。 ⑥点击 ，开始自动试验。
（三 拉伸速度的影响


塑料属粘弹性材料，它的应力松弛过程与变形速率紧密 相关，应力松弛需要－个时间过程。 当低速拉伸时，分子链产生位移、重排，呈现韧性行为 。表现为拉伸强度减小，而断裂伸长率增大。 高速拉伸时，高分于链段的运动跟不上外力作用速度， 呈现脆性行为。表现为拉伸强度增大，断裂伸长率减小 。 不同品种的塑料对拉伸速度的敏感不同。硬而脆的塑料 对拉伸速度比较敏感。一般采用较低的拉伸速度。 韧性塑料对拉伸速度的敏感性小，可以采用较高的拉伸 速度，以缩短试验周期，提高效率。
硬而脆的塑料 较低的拉伸速度

韧性塑料
较高的拉伸速度
3.测量方法
①试样的状态调节和试验环境按国家标准规定。 ②在试样中间平行部分做标线，示明标距。 ③测量试样中间平行部分的厚度和宽度，精确到 0.01mm，II型试样中间平行部分的宽度，精确 到0.05mm，测3点，取算术平均值。 ④夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中 心连线重合，且松紧适宜。 ⑤选定试验速度，进行试验。 ⑥记录屈服时负荷，或断裂负荷及标距间伸长。 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。