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塑料拉伸屈服应 力不确定度的评定 上海塑料2 0 1 6 年 第 1 期 ( 总第 1 7 3 期 ) 研究与应用 塑料拉伸 屈服应 力不确定度 的评定 石 巧 英 ，郭 俊 连 ，张 艳敏 ( 上海 日之升新技术 发展有限公 司 ， 上海 2 0 1 1 0 9 ) 摘 要 利 用微 机 控 制 电子万 能试验 机 ， 依 据 GB T 1 0 4 0 1 2 2 O 0 6 测 试 了 P P注 塑样 条 的拉 伸 屈服 应 力 ； 分析 了微 机控 制 电子 万能试 验机 测 量拉 向 力 ， 电子卡尺 测 量试样 宽 度 、 厚 度 ， 以及 重复 测量 四个 因素 产生 的不确 定 度 ； 计 算得 到样 条拉 伸屈 服应 力 的扩展 不确 定度 为 0 3 MP a 。 关 键词 万能 试验机 ；拉伸 屈服 应 力 ；扩展 不确 定度 中图分类号 ： TQ 3 文献标 志码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 9 5 9 9 3 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 3 5 0 4 Ev a l u a t i o n o f t he Unc e r t a i nt y i n Pl a s t i c s Te n s i l e Yi e l d S t r e s s S HI Qi a o - y i n g ，GU O J u n l i a n，Z HANG Y a n - r n i n ( S h a n g h a i S u n n y Ne w T e c h n o l o g y De v e l o p me n t C o ，L t d ， S h a n g h a i 2 0 1 1 0 9 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： Th e t e n s i l e y i e l d s t r e s s o f p o l y p r o p y l e n e i n j e c t i o n s a mp l e s wa s t e s t e d b y u s i n g t h e mi c r o c o mp u t e r c o n t r o l e l e c t r o n u n i v e r s a l t e s t i n g ma c h i n e 。a c c o r d i n g t O t h e t e s t s t a n d a r d GB T 1 0 4 0 2 2 O O 6 Th e un c e r t a i nt y wa s a n a l y z e d by f o ur f a c t o r s ，i nc l u d i ng t h e p u l l i n g f o r c e m e a s ur e d b y t h e mi c r o c o mpu t e r c on t r ol e l e c t i on u n i v e r s a l t e s t i n g ma d i n e， t he s a mp l e wi d t h， a n d t h i c kn e s s me a s ur e d b y t he di g i t a l c a l i p e r，a nd r e p e a t i ng m e a s u r e me n t The e x p a n de d u nc e r t a i n t y i n t he t e ns i l e y i e l d s t r e s s o f t h e p ol yp r o p yl e ne s a m p l e wa s c a l c u l a t e d a s 0 3 M Pa Key wo r d s： u ni ve r s a l t e s t i n g ma c hi ne；t e ns i l e y i e l d s t r e s s；e x p a n de d u nc e r t a i n t y 0 前 言 “ 中 国合格 评定 国家认 可委 员 会” 在实 验 室认 可 的过程 中强调对 实验室设备 能力 的验 证 ， 而微机 控制 电子万 能试验 机在塑料行业 中应用 非常普 遍 ， 是测试材 料拉 伸性 能 的仪 器设 备 。对测 量 不确 定 度进行 相关评定可 以反映设 备的准确度 ， 提 高测试 结果 的可 比性 ， 因此 ， 不 确 定 度 的评 定 非 常 重 要 。 笔者采用 塑料 拉伸性 能 的测定 的方法口 ， 对 P P 注塑样 条在拉 伸屈 服 应力 测试 过 程 中可能 出现 的 四种影 响因素进行 了不确定 度分析 ， 计算 得 到 了微 作者 简介 ： 石巧英 ( 1 9 7 5 一 ) ， 女 ， 工程 师 ， 从 事 塑料 原材料 的质量管理 及控制方 法的研究 。 机控 制电子 万能 试 验 机测 试 P P注 塑 样条 拉 伸 屈 服应 力的扩展不 确定度 。 1 实 验 1 1 测 试 方法 按照 塑 料 拉 伸 性 能 的 测 定 第 1部 分 ： 总 则 l 1 测试 。 按照 塑料 拉 伸 性 能 的测定 第 2部 分 ： 模 塑 和挤 塑塑料 的试 验条件 。 测试 。 1 2试验 材料 聚丙烯 P P K 7 9 2 6 ， 上海赛 科石油化工有 限责 任 公司 。 1 3 仪器 和设 备 注塑机 UN 1 2 0 S M 广东精 密机械有 限公 司 ； 微 机控制 电子 万能 试验 机 C MT 6 1 0 4 ， S AN S ( 深 一 35 塑料拉伸屈服应 力不确定度 的评 定 上 海塑料 2 0 1 6年第 1 期( 总第 1 7 3期 ) 圳 市新 三思材料检测 有限公 司) ； 电子数显 卡尺 ， 温 州一鼎仪器 制造有 限公 司 。 1 4测试 过 程 称 取 2 k g P P K 7 9 2 6塑料粒子 ， 混合均匀后 以 相 同的注 塑 工艺 ， 制 作 1 0根 1 A 型 样 条 。在 温 度 ( 2 3 5 ) 、 湿度 ( 5 0 5 ) 的恒温恒 湿环境 下放 置 2 4 h ， 并对设 备 进行 自动 校准 ， 以确保 仪 器状 态 正 常 。采 用 5 0 ram rai n的拉 伸速 率 ， 对 注塑 样条 重 复测 量l 2 j 。 2 数 学模 型 根据拉伸应 力 的定 义 ： 在 任 何 给定 时 刻 ， 在 试 样标 距长度 内 ， 每单位原 始横截面积 上所受 的拉伸 负荷 】 ， 可 以得 到如下数学模 型 ： 一 F b d ( 1 ) 式 中： 为拉 伸屈服应 力 ， MP a ； F为屈 服负 荷 ， N； b 为试样 宽度 ， mm； d为试样厚度 ， mm。 3 不确定度 的来 源 因测试 拉伸屈 服应力时 为恒温恒湿 环境 ， 所以 不考 虑温度 和湿 度 因素 所 引 起 的不 确 定 度 分 量 。 在测量 中假设 其它 影 响 因素 的不确 定 度分 量对 测 量结 果的灵敏程 度相 同 ， 并假 设灵敏 系数 一 一 1C i 一蔗 一 按 照 G B T 1 0 4 0 1 2 2 0 0 6测 试 1 O组拉 伸 样条 的拉伸屈 服应力 ， 并取 其平均值 。不确定 度 主 要来 源于 以下 4个方 面 ， 如表 l所示 。表 1中 A类 评 定 测量不 确定度一般 用若干分量 组成 ， 其 中一 些 分量可根据 一系列测 量值的统计分 布 ， 按 测量不 确定度 的 A 类评 定 进 行评 定 ， 并 可用 标 准 偏 差 表 征 ； 而另一些 分量可根 据基于经验 或其他信 息获 得 的概率 密度 函数 ， 按测 定 不确 定 度 的 B类评 定 ， 也 可用标 准偏 差表征进 行评定 。 表 1 拉伸 屈服 应力 测试 不确 定度 的来 源 以上 四项互不关联 ， 根据测量不确定度传播 律 ， 当 ) ， 一p q ( 乘除法 ) 时 ， 3 6 一 L HL q ， p J 将公 式 ( 2 ) 应用 于本数学模 型 ， 得 丝 ： + H 。+ 。 ( 3) 又因为相对不确 定度 一 ， ( F) 一 ， ( 6 ) 一 ， ( ) ：丛 ，代人公 式 ( 3 ) ， 得 ： 0 “ l 一 M 2 ( F ) +“ l ( 6 ) +M 2 l ( ) +M 2 l ( 仃 ) 。 ( 4 ) 4 不确定度分量 的量化 4 1 测试 引入 的不确 定度分 量 4 1 1 由微 机控制 电子 万能试验机 测试拉 向力 引 入 的不确 定度分量 。 ( F) 根 据通标标 准技 术 服务 ( 上 海 ) 有 限公 司 出具 的微机 控制 电子 万能试验机仪 器校准证 书 ， 微机 控 制 电子万能试 验机 测试 拉 向力 的相 对 扩展 不确 定 度 。 一0 3 ， 包含 因 子 一2 。包含 因子 为扩 展 不确 定度与不 确 定度 之 比 ， 因此 ， 拉 向力 的相 对 标 准不确定度 为 ： “ ( F)一 U -r e l 。 ( 5) 将 以上 数值代 入 式 ( 5 ) ， 则微 机控 制 电子 万 能 试 验机测试 拉 向力引入 的相对标 准不确定度 为 ： m 1 ( F)一 0 3 2 0 1 5 。 4 1 2 由电子 卡尺测量 宽度引入 的不确 定度分量 ( 6) 4 1 2 1 根据 通标标准技 术服务 ( 上 海 ) 有 限公 司 出具 的电子卡尺校 准证书 ， 电子 卡尺的准 确性 引入 的扩展不 确定度 U一0 O 1 mm， k ：2， 则 电 子卡 尺 测量 宽度准确性 引入 的标准不 确定度 为 “ 1 ( 6 )： 0 0 1 mm 2 0 0 0 5 mm。 电子卡 尺测 量宽度 平 均值 b 一9 9 5 mm， 所 以 电子 卡尺测量 宽度 准 确性 引入 的 相对 标 准不 确定 度 为 6 )一 = ( ) 。 4 1 2 2 电子 卡尺 分辨 率 为 0 0 1 mm， 则 由 电子 卡尺分辨率 引入 的不确 定度 “ ： ( 6 ) 服从 均 匀分 布 ， 则 k 一, x ， 所 以 由电子卡 尺分 辨率 引人 的标 准不 确 塑料拉伸屈服 应力不确定度的评定 上海塑料2 0 1 6年第 1 期 ( 总第 1 7 3期) 定度 为 ： U 2 ( 6 )一 0 0 0 3 mm 。 3 电子卡 尺测量宽 度平 均值 b 一9 9 5 mm， 所 以 电子卡尺分辨 率引入 的相对标准不 确定度 为 ： ( 6 )一 一 o 0 3 。 电子 卡尺 的准 确度 和分 辨 率引 起 的不确 定 度 为独立不 相关 的 ， 所 以相对合成 标准不确定 度为 ： “ ( 6 )一 Ju L , ( 6 ) +“ ； ( 6 ) 0 0 6 。 4 1 3 由电子卡尺测 量厚度引 入的不确 定度分 量 “ ( ) 4 1 3 1 根据通标标 准技术服 务( 上海 ) 有 限公 司 出具 的校准证 书 ， 电子卡尺误 差引入 的扩展不 确定 度 U一0 0 1 mm， k 一2 ， 则 电子卡 尺测 量厚度 准确 性 引入的标准不 确定度 为 ： “ l ( )一 0 0 1 ram 2 0 0 0 5 mm。 电子卡尺测 量宽度 平均 值 d 一3 9 9 mm， 所 以 电子卡尺测量 厚 度准 确性 引 入 的相对 标 准不 确定 度 为 ： c 一 一 0 mm 。 4 1 3 2 电子卡尺 分辨 率 为 0 0 1 mm， 则 由电子 卡尺分辨率 引入 的不 确定度 ( ) 服从 平均 分布 ， k 一 ， 所 以由电子 卡尺 分辨 率 引入 的标 准不 确定 度为 ： ，( )一 0 0 03 mm 。 3 电子卡尺测 量宽度 平均 值 b 一3 9 9 mm， 所 以 由电子卡尺分辨 率引入 的相 对标准不确定 度为 ： ( )一 ： o o 8 mm 。 0 电子卡 尺 的准确 性 和分辨 率 引起 的不 确定 度 为独立不相关 的 ， 所 以相对 合成标准不 确定度为 ： “ ( ) 一JU r e l ( ) + ( )= ： 、 厂 2 _ F( O O 8 。 0 1 0 。 4 1 4 由测 量重复性 引入 的不确定度 分量 - ( d ) 本次试 验共测试 1 0 个 数据 ， 如 表 2 所 示 。 采用 贝塞尔公 式计算 实验标准偏差 为 厂 一 一 ) 2 ( 6 ) 根据 测量不 确定度评 定与表 示 ， 以算 术平 均值作 为测量结 果时 ， 则该结 果的标准不 确定 度为 A 类评定 ， 平 均值 的实验 标准差为 ： s ( )一 s ( ) 。 ( 7 ) 将公 式 ( 6 ) 代 入公 式 ( 7 ) ， 本 次实 验 中 一 1 0 ， 得 到 平均值 的实验标准差 为 ： 厂一 s ) 2 一 厂 一 ( d 一 ) 0 0 8 M P a 。 1 0 ( 1 0 1 ) i = 1 。 。 测 量重复性 引入的标 准不确 定 度分量 “ ( ) 一 s ( ) 0 0 8 M Pa 所 以测量 重复性引入 的相对不确定度 为 ： )一 一 她3 1 。 4 2 合成 标准 不确 定度 的评 定 综上 所 述 ， 不 确定 度 分 量 ( F) 一0 1 5 ， “ ( 6 )一 0 0 6 ， r e l ( ) 一 0 1 0 ， ( )一 0 31 ， 代人公式 ( 4 ) ， 计算相对合成 不确定度 为 ： “ c r e l 一 、 而 耵 O 5 3 4 。 “ 一 O U r e J一 2 5 3 M Pa 0 5 3 4 0 1 3 5 M Pa 。 4 3扩 展不 确定 度 扩 展不确定 度为 合成 标 准不 确定 度 与包 含 因 子之乘 积 。根据测量 不确定度评 定指南 ， 对 一般检 测实 验 室 的要 求 ， 在 置 信概 率 P一9 5 时 ， 取包 含 因子 k 一2 ， 所 以扩展不 确定度为 ： 一 37 塑料拉 伸屈服应 力不确定度的评 定 上海 塑料 2 0 1 6年第 1期( 总第 1 7 3 期 ) U = = =k u，： 2 0 1 35 M Pa一 0 2 7 M Pa 0 3 0 M Pa。 4 4 测 量不 确定 度的 测定 结果 本次 测 量 结 果 一 2 5 3 MP a ， U 一 0 3 0 M Pa， k 一 2。 5 结 语 由测 量重复性 、 微 机控制 电子万能试验 机测 量 拉 向力 、 电子卡 尺测 量试样 宽度及厚度 引入 的不确 定度 ， 反映 了测量重 复性引入 的不确定度 分量 贡献 最 大 ， 因此 ， 在 日常测量 中 ， 应确保样 品的重 复测量 次数 ， 同时对微机控 制 电子万 能试验机 和 电子 卡尺 进行校 准 ， 以确保试 验结果 的准确性 。 参 考文 献 i 1 中华 人 民共 和 国 国家 质 量 监 督 检验 检 疫 总 局GB T 1 0 4 0 1 2 O O 6塑料 拉 伸性 能 的测 定 第 1部 分 ： 总 则 I s 北京 ： 中国标准出版社出版 2 中华 人 民共 和 国 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局GB T 1 0 4 0 2 2 0 0 6塑料 拉伸性 能的 测定 第 2部分 ： 模 塑和 挤塑塑料 的试验条件I S 北京 ： 中国标准出版社出版 3 中华 人 民共 和 国国家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局J J F 1 0 5 9 1 2 O 1 2测量不确定度 评定 与表示 S 北 京： 中国 质检出版社 ， 2 0 1 3 ： 4 - 2 1 ( 收稿 日期 ： 2 O l 5 - 1 2 - 2 8 ) 塑料消费可以在任性的同时保护环境? 日益严 重的环境 问题正在威胁 着人类 生存 ， 锦 湖 日丽等一批 有着社会 责任感 的企 业 ， 发挥 技术优 势 ， 推 出 了爱 塑 绿 (E c o b l e n d ) 等 环 境 友 好 型 塑 料 ， 这些产 品通过技术 上的创新 ， 获 得专利 ， 被注重 环保 的跨 国企业采用 。 近 日， 来 自英 国 每 日邮报 的报道引 发人们 的 关 注 ： 每年 丢入海 洋 中 的塑料 垃 圾 接 近 5 0 0万 吨 ， 其 中一些塑料颗粒 已经污染 到食 用 的海 盐 。 对 中国生产 的海 盐分析 ， 在 每千克盐 中发 现 了 数百 颗微小 的塑料 颗粒 。这 意味着 ， 按 照 目前 推荐 营养 用量 ， 消 费者 每 年吃 下 约 l 0 0 0颗 塑料 微 粒 ， 而对 于经常吃 贝类 的人而言 ， 每年可能 吃下最 多达 1 1 0 0 0 颗 塑料微粒 。 这些塑料微 粒大 量来 自于我 们 平 时生 活 消费 的塑料产 品， 进 人 海洋 后被 分解 ， 最 后 又进 人食 用 海盐 中过度消 费塑料造 成的环境污染 ， 已经影 响到 我们 的生活 ， 对生态环 境 的破 坏 ， 还包 括 C O 排放 的增加导致 的气候 问题 。 如何解决 白色污染 问题 ， 在使用 塑料制 品 时不 再污染环境 ? 锦湖 日丽 生 产 的 E e o h l e n d 是 一 个 典 型 的解 决 白色 污染 问题 的案 例 。E c o b l e n d 系列 材 料 中， P C R( p o s t c o n s u me r r a t e ) 高 达 3 O 8 0 ， 对 消 费后塑 料 进行 回收 再 利用 。同时 E c o b l e n d 系列 材料 中还添加 有 生物 基改 性 P L A 等树 脂 ， 能 够实 现材 料 的 生 物 降 解 。通 过 增 加 塑 料 回 收 利 用 的 P C R， 以及 让废