试验4聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定

1、实验4聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定1.实验目的(1)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。2.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：L -L。Lo(213)FAo(214)_£FL。；A。(L L。)(215)式中，总伸长率即应变；。为应力；L为样品某时刻的伸长；L。为初始长度；A。为初始横截面积；F为拉伸力；E为拉伸模量。聚合物的拉伸性能可通过其应力一应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力一应

2、变曲线如图2 28(左)所示。在应力一应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。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，应力一应变曲线大致可分为 如图2 28 (右)所示的五种类型：软而弱；硬而脆；硬而强；软而强；硬而韧。图2-28五种典型聚合物拉伸应力-应变曲线1软而弱；2一硬而脆；3一硬而强；4软而强；5一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

3、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土 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AG- 1OKNA）,游标卡尺、直尺。万能电子拉力机测试主体结构示意图，如图2-29所示。图2 - 29万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；4 夹具；5 横梁；6记录仪；7控制台开关；8控制面板;9一显不'屏（2）实验材料聚丙烯（PP）,聚苯乙烯（PS。4.实验步骤

4、（1）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AST晰准D 638）。选定的每种应变速度都应有5块样品。试样形状拉伸试样共有4种类型：I型试验样（双铲型），见图230, II型试样（哑铃型），见图2-31, III型试样（8字型），见图232, IV型试样（长条型），见图233。图230 I型试样图231 II型试样不同类型的试样有不同的尺寸公差，具体见表2 7、表 28、表 2 9 和表 210。表2 7 I型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）150-H夹具间距离115±5.0C中间平行部分长度60±0.5G0标距（或有效部分

5、）50±0.5W端部宽度20±0.2D厚度4-B中间平行部分宽度10±0.2R半径（最小）60-表28 II型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）110-C中间平行部分长度9.5±2.0d0中间平行部分厚度3.2d1端部厚度6.5W端部宽度45-b中间平行部分宽度25± 0.4R0端部半径6.5±1.0R1表向半径75±2.0R2侧面半径75±2.0表2 9 III型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）115-H夹具间距离80±5.0C中间平行部分长度33

6、77;2.0G0标距（或有效部分）25±0.2W端部宽度25±0.2d厚度2-b中间平行部分宽度6±0.2R0小半径14±0.2R1大半径25±0.2表210 IV型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm公差/mmL总长度(最小)250-H夹具间距离170±5.0G0标距(或有效部分)100±0.5W宽度25±0.5L1加强片间长度150±5.0L2加强片最小长度50-d0厚度210-d1加强片厚度310-D2加强片5o 30o-0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

7、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。(2)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。2 )调换和安装拉伸试验用夹具，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)(5),试验其余的4块试片。7 )将拉伸速度依次变为 10, 20mm/min,每种速度都重复 2)6)。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PP的载荷一伸长曲线，绘制应力一应变曲线；