实验十二 聚合物拉伸性能测试

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1、实验十二聚合物拉伸性能测试一、实验目的（1）熟悉电子力学试验机的原理及使用方法；（2）绘制聚合物的应力-应变曲线，测定其拉伸强度、断裂强度和断裂伸长率。二、实验原理拉伸性能是聚合物力学性能中最重要、最基本的性能之一。拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验来检验。拉伸试验是在规定的试验温度、湿度和速度条件下，对标准试样盐纵轴方向施加静态拉伸负荷，直至试样被拉断为止。用于聚合物应力一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，测绘处试样在拉伸形变过程中的应力-应变曲线。从应力-应变曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值：如拉伸强度、拉

2、伸断裂应力、拉伸屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。通过拉伸试验提供的数据，可对高分子材料的拉伸性能做出评价，从而为质量控制，研究、开发与工程设计及其他项目提供参考。应力-应变曲线一般分为两个部分：弹性变形区和塑性变形区。在弹性变形区，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力与应变呈线性关系，符合胡克定律。在塑性变形区，形变是不可逆的塑性形变，应力和应变增加不再呈正比关系，最后出现断裂。图12-1为典型的聚合物拉伸应力-应变曲线。（1）软而韧等。2）硬而脆（3）硬而强烯等。4）软而韧胶、顺丁橡胶等。（5）硬而韧图12-1典型的聚合物拉伸应力一应变曲线不同的高聚物材料、不同的测定条件，分别呈现不同的

3、应力-应变行为。根据应力-应变曲线的形状，目前可大致归纳为五种类型，如图12-2所示。拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大，如溶胀的凝胶拉伸强度和弹性模量较大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯等。拉伸强度和弹性模量较大，且有适当的伸长率，如硬聚氯乙断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低，如天然橡弹性模量大、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。9LO146171-223图12-2聚合物的拉伸应力一应变曲线二、实验仪器设备和样品1.仪器(1) 拉力试验机任何满足实验要求的、具有多种拉伸速率的拉力试验机均可使用。本次采用深圳新三思CMT-5504型万能力学试验机，基本结构如图12

4、-3所示。(2) 游标卡尺。图12-3微机控制电子拉力试验机2.试样本次试验材料为聚丙烯(PP),每组试样不少于5个，试样要求表面平整、无气泡、裂纹、分层等缺陷。四、实验步骤1.开机：试验机一计算机。2一何眼电机；4一压缩F乐稅1拉忡帳曙莊異t10-阖罡拦臓：一电于弓i忡计*15-17”20I一伺媲體；3-传41紮统：5-弯曲裝賢,7-移动横選洱一體務廊感器：滚珠藝杆八可制捋圈必4-限世碰块町崗挡團“缶固足拦贏._鼠冉开貴一魅舔开力21-诫理睥-连辆器*罚一电器系统(微肚理黠2. 进入实验软件，选择好联机方向，选择正确的通讯口，选择对应的传感器和引伸计后联机；3. 检查夹具，根据实际情况(主要

5、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实验方案，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；5. 将“最大力”和“位移”清零，然后点击“运行”，开始自动实验；6. 试样拉断后，打开夹具，取出试样7. 重复步骤36，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；8. 试验结束后，关闭试验机和电脑，关掉电源。五、数据处理拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力(MPa)=P厂bd式中p最大负荷或断裂负荷或屈服负荷，N；b试样工作部分宽度，mm；d

6、试样工作部分厚度，mm。(1) 断裂伸长率st(%):a=LhtL0式中L试样拉伸至断裂时的长度，mm；L0试样原始标距，mm。计算结果以算数平均值表示，q取三位有效数字，片取两位有效数字。六、注意事项微机控制电子拉力机属于精密设备，在操作过程中，务必遵守操作规程，精力集中，认真负责。每次设备开机后预热10min,待系统稳定后，才可以进行试验。任何时候都不能带电电源线和信号线，否则很容易损坏电气控制部分。(1) 实验开始前，一定要调整好限位挡圈，以免操作失误损坏传感器。(2) 试验过程中，不能远离试验机。(3) 实验过程中，除停止键和急停开关外，不要按控制盒上的其他按键，否则会影响试验。(5)试验结束后，一定要关闭所有电源。七、思考题影响聚合物拉伸强度的主要因素有哪些？请简要分析。