聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定

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1、实验4 聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定。 实验目的(）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件和测试原理。（2）掌握测定聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定方法.（3)考察拉伸速度对聚合物力学性能的影响.。 实验原理 拉伸试验是在规定的试验温度、试验速度和湿度条件下,对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷,直到试样被拉断为止。基本公式: （21) （1) (2-1） 式中，伸长率即应变;为应力；为样品某时刻的伸长；为初始长度；为初始横截面积；为拉伸力;为拉伸模量。 聚合物的拉伸性能可通过其应力应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力-应变曲线如图28(左)所示。在应力-应变曲线上,以屈服点为界划分为两个区域。

2、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，应力应变曲线大致可分为如图228(右）所示的五种类型：软而弱；硬而脆;硬而强；软而强；硬而韧。 图228 五种典型聚合物拉伸应力-应变曲线软而弱;2硬而脆；3硬而强;4软而强;5-硬而韧本实验在不同应变速度下测定聚乙烯的应力应变曲线。 将已知长度和横截面积的样品,夹在两个夹具之间,以恒速拉伸至断裂，测定应力随伸长的变化。分析在不同应变速度时测定的数据,可以了解材料的强度、韧性及极限性能。 有合适的样品架或

3、可设法固定住的聚合物都可进行本实验。均匀的样品重复性可优于5。但由于制各样品和实验操作中存在的一些不可避免的可变因素,使重复性比此数值要差些。3。 实验设备和材料 （1)仪器设备万能电子拉力机（日本岛津AGlOKNA）,游标卡尺、直尺.万能电子拉力机测试主体结构示意图,如图229所示。图229万能电子拉力机测试主体结构示意图1传感器;2主架；3横梁控制器；夹具；5横梁；记录仪;7控制台开关;8控制面板；9-显示屏(2）实验材料聚丙烯（P）,聚苯乙烯(PS）.4。 实验步骤 (）试样准备用横压或片材、板材切割的方法，事先制好标准抗张样品（见SM标准D 638）。选定的每种应变速度都应有5块样品。

4、试样形状拉伸试样共有种类型：型试验样（双铲型),见图230，II型试样（哑铃型)，见图2-3，II型试样（8字型)，见图232，IV型试样（长条型），见图2-3。 图20 I型试样 图231 II型试样 图232 III 型试样 图2-33 I型试样不同类型的试样有不同的尺寸公差,具体见表-、表2-8、表2和表.表27 型试样公差尺寸物理量名称尺寸/m公差mm总长度(最小）50-H夹具间距离1155.0C中间平行部分长度600.5G0标距（或有效部分)50。5W端部宽度200.2D厚度4B中间平行部分宽度10。半径（最小）6表28 II型试样公差尺寸物理量名称尺寸/m公差/mL总长度(最小)1

5、10-中间平行部分长度952.d中间平行部分厚度3。2d1端部厚度6。端部宽度45-b中间平行部分宽度25040端部半径.5。0R表面半径752。0R2侧面半径52。0表2-9 I型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）115-夹具间距离850C中间平行部分长度32。00标距(或有效部分)250.2端部宽度502d厚度2-b中间平行部分宽度60。2R0小半径10.21大半径50.2表2-0 IV型试样公差尺寸物理量名称尺寸/公差/mmL总长度（最小）20H夹具间距离1050G0标距（或有效部分）000。W宽度250.5L1加强片间长度1505.0L2加强片最小长度0d0厚度

6、2-d1加强片厚度10D加强片5o3o-加强片角度-塑料属于粘弹材料，它的应力松弛过程与变形速率密切相关，应力松弛需要一个时间过程.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速度，呈现脆性行为,表现为拉伸强度增加,断裂伸长率减少.由于塑料品种繁多，不同品种的塑料对拉伸速度的敏感程度不同.硬而脆的塑料对拉伸比较敏感，一般采用较低的拉伸速度.韧性塑料对拉伸速度的敏感性较小，一般采用较高的拉伸速度.（）实验过程 1)用游标卡尺或测微计测每块试片的宽度和厚度。算出横截面最小处的截面积并将数值记录。 ）调换和安装拉

7、伸试验用夹具，将试片放入夹具。 3）设定试验条件如：试验方式、试验速度、返回速度、返回位置、记录方式、传感器容量等. 4)键入试样参数如：试样名称、编号、样品厚度、宽度，样品标定线间距。 5）检查屏幕显示的试验条件、试样参数。如有不适合之处可以修改。确认无误后,开始试验.横梁以恒定的速度开始移动，同时数据采集系统也开始工作,扫描出载荷-伸长曲线.仔细观察试样在拉伸过程中的变化,直到拉断为止. 6)重复(2）（），试验其余的4块试片。 7）将拉伸速度依次变为10,0mmmn，每种速度都重复2) ）。5。 实验报告（1)根据电子拉力机绘制出的PS、PP拉伸曲线,比较和鉴别它们的性能特征；(2）根据P的载荷伸长曲线，绘制应力-应变曲线;(3）计算模量和断裂伸长率,计算断裂时的应力和应变；(4）对每块样品都重复13。6。 问题与讨论(1）改变试样的拉伸速度对试验产生什么影响？（2)解释为什么要重复5块试样？(3)如果测定线性和支化聚乙烯,可以从哪些方面来研究他们之间的性能的差异？文中如有不足，请您指教！5 / 5