聚合物检测与标准实验指导书

1、聚合物检测与标准实验指导书陈绪煌目 录实验1 高分子材料拉伸强度测定3实验2 高分子材料压缩强度测定7实验3 聚合物材料的冲击强度测定10实验4 高分子材料拉伸撕裂强度14实验5 比体积电阻、比表面电阻的测定19实验6 塑料硬度实验22实验8 氧指数的测定28实验9 折光率的测定30实验10 粉体堆砌密度33实验1 高分子材料拉伸强度测定一、 实验目的1、 测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长，并画应力应变曲线；2、 观察结晶性高聚物的拉伸特征；3、 掌握高聚物的静载拉伸实验方法。二、 实验原理本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷，以测定

2、塑料的力学性能。拉伸实验是最常见的一种力学实验，由实验测定的应力应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物，不同的测定条件，测得的应力应变曲线是不同的。结晶性高聚物的应力应变曲线分三个区域，如图1所示。 图1-1 应力-应变示意图（1）OA段曲线的起始部分，近似直线，属普弹性变形，是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的，其形变是可逆的，应力与应变之间服从胡克定律。即：= 式中 应力，MPa；应变，%；弹性模量，MP 。 A为屈服点，所对应力屈服应力或屈服强度。（2）BC段到达屈服点后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈现象

3、的本质是分子在该自发生取向的结晶，该处强度增大，拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎一变，而变形增加很大。（3）CD段 被均匀拉细后的试样，再长变细即分子进一步取向，应力随应变的增大而增大，直到断裂点D，试样被拉断，D点的应力称为强度极限，即抗拉强度或断裂强度断，是材料重要的质量指标，其计算公式为：断=P/（bd） (MPa)式中 P最大破坏载荷，N；b试样宽度，mm； d试样厚度，mm；断裂伸长率断是试样断裂时的相对伸长率，断按下式计算：断=（F-G）/G100%式中 G试样标线间的距离，mm；F试样断裂时标线间的距离，mm。 三、 实验设备、用具

4、及试样1、 电子式万能材料试验机WDT-20KN。2、 游标卡尺一把3、 聚丙烯（PP）标准试样6条，拉伸样条的形状（双铲型）如图2所示。图1-2 拉伸样条示意图L总长度（最小），150mm；b试样中间平行部分宽度，100.2mm；C夹具间距离，115mm；d试样厚度，210mm；G试样标线间的距离，500.5mm；h试样端部宽度，200.2mm；R半径，60mm。四、实验步骤准备两组试样，每组三个样条，且用一种速度，A组25mm/min，B组5mm/min。1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。3、实验

5、参数设定接通电源，启动试验机按钮，启动计算机；双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；试样设定：试验类型： 拉伸横梁方向 ：向上横梁速度： 5或25mm/min变形测量： 横梁位移试验结束条件：当负荷降到20%（最大）时传感器选择 ：下空间 20000N曲线选择 ：负荷-形变；测试项目：最大负荷点、破裂点、断裂伸长率；装夹试样：点击黄色三角形升降键将横梁运行到适当的位置，夹好试样；4、试验：点击负荷清零和变形清零，点击开始试验，进行拉伸试验，观察拉伸过程的变形特征，直到试样

6、断裂为止，记录试验数据；5、结果分析：点击主界面的“分析”，进入曲线分析界面，手动分析时，在分析结果区域中用鼠标左键双可击对应的字母，然后在对应的曲线处单击，便可显示对应的数据，要想取消某一分析点，可在分析结果区域中，用鼠标左键双击对应的字母，然后双击鼠标右键即可；6、改变速度，重复做第二组试样。五、实验注意事项1、实验前要认真预习，集中精神听指导讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。2、同组同学要分工协作，每人负责一项内容，有计算的要轮换。六、实验报告要求1、简述实验原理。2、明确操作步骤和注意事项。3、做好原始记录。4、详细记录拉伸过程中观察到的现象，结合学过的理论知识分析现象产生原因（

7、包括变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面牲等）。七、预习要求1、搞清实验原理；2、了解万能试验机结构，操作规程及注意事项（来实验室进行）。3、写好预习报告，准备记录表格。八、实验记录参考表格实验名称： 实验设备名称及型号规格 试样名称 实验温度 湿度 日期 试样编号样品尺寸b/mm样品尺寸d/mm样品面积/mm拉伸速度mm/min测定值/N拉伸强度MPa备注思考题1、对于哑铃形试样如何使试样在拉伸时在有效部分断裂？2、一般塑料的拉伸强度为多少？实验2 高分子材料压缩强度测定一、 实验目的1、 测定高分子材料的压缩性能，确定材料的压缩强度，压缩模量，压缩应变；2、 掌握高聚物的压缩性能实验方

8、法。二、 实验原理本实验是在规定的实验温度、湿度、加力速度下，在试样上沿轴向方向施加静态压缩负荷，以测定高分子材料的力学性能。压缩实验是最常见的一种力学实验，压缩性能实验测定是把试样置于万能试验机的两压板之间，并在沿试样两端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等方向相反的力，使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直到试样破裂或变形达到预告规定的例如25%的数值为止。施加的负荷由试验机上直接读得，并按下式计算其压缩应力：= P/F (2-1)式中 压缩应力，MPa；P压缩负荷，N；F试样原始横截面积，mm2 。压缩屈服应力 指应力应变曲线上第一次出现应变增加而应力不增加

9、的转折点（屈服点）对应的应力，以MPa表示。压缩强度 指在压缩试验中试样承受的最大压缩应力，以MPa表示，它不一定是试样破坏瞬间所承受的压缩应力。定应变压缩应力 指规定应变时的压缩应力，即与应变为25%时对应的应力值，以MPa表示。 试样在压缩负荷作用下高度的改变量称为压缩变形，按下式计算： H=H0-H (2-2)式中H试样的压缩形变，mm；H0试样原始高度，mm；H压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。试样的压缩变形除以试样原始高度为压缩应变，计算式如下：=H/ H0 (2-3)式中 试样压缩应变；H试样的压缩形变，mm；H0试样原始高度，mm；H压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。压缩模量

10、 指在应力应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变的比值，以MPa表示，取应力应变直线上两点的应力差与对应的应变之比，按下式计算：E=（2-1）/（2-1） (2-4)式中 E试样的压缩模量，MPa；三、影响高分子材料压缩强度的因素试样材料为聚苯乙烯（PS），试样的尺寸，试样的形状可以是正方体、矩形柱体、圆柱体、圆管，其尺寸如下所示。表2-1 试样的标准尺寸正方体矩形柱体圆柱体圆管HaHabHdHd1d23010.40.430150.210.40.430120.13280.110.00.1在试样的尺寸影响中，影响压缩强度大小是试样的细长比（试样高度与试样截面的最小回转半径之比），由于试样受压时

11、，其上下端面与试验机压板之间产生较大的摩擦力，阻碍试样上下两端面的横向变形，试样高度越小，其影响越大。因此为减小这种摩擦力的影响，试样的高度适当高些，但又不宜过高，以避免试样在受压过程中，出现扭曲。规定一般细长比为10，对易于出现扭曲的韧性材料降为6。当试样两端不平行时，实验过程中将不能使试样沿轴线方向均匀受压，形成局部应力过大，而使试样过早产生裂纹和破坏，压缩强度必将下降。为此规定试样端面各点的高度差不大于0.1mm，否则将影响测试样结果。随着实验速度的增加，压缩强度与压缩应变值均有所增加。实验速度在15mm/min之间变化较小；速度在大于10mm/min时变化较大。因此规定压缩实验的同一试

12、样必须在同一实验速度下进行，选用较低的实验速度进行压缩实验。四、实验设备、用具及试样1、 电子式万能材料试验机；2、 游标卡尺一把；3、 标准试样3个，要求表面平整，无气泡，裂纹，分层，等缺陷。五、实验步骤（一）电子式万能材料试验机实验步骤1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的高度、宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。3、实验参数设定接通电源，启动试验机按钮，启动计算机；双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；试样设定：

13、试验类型： 压缩横梁方向 ：向下横梁速度： 5 mm/min变形测量： 横梁位移试验结束条件：当负荷降到20%（最大）时传感器选择 ：下空间 20000N曲线选择 ：负荷-形变；设定试样参数：板材 宽度 厚度 高度测试项目：最大负荷点、变形值。装夹试样：点击黄色三角形升降键将压板运行到适当的位置，压紧试样；4、试验：点击负荷清零和变形清零，点击开始试验，进行压缩试验，观察压缩过程的变形特征，直到试样破裂为止，记录试验数据；5、试验过程中，不能把手放在两压板之间，遇到紧急情况时迅速按下紧急停车按钮。6、结果分析：点击主界面的“分析”，进入曲线分析界面，手动分析时，在分析结果区域中用鼠标左键双可击

14、对应的字母，然后在对应的曲线处单击，便可显示对应的数据，要想取消某一分析点，可在分析结果区域中，用鼠标左键双击对应的字母，然后双击鼠标右键即可。（二）万能材料试验机实验步骤1、装试样 按动操作面板上升或下降键，把试样压紧在压盘之间；2、设定参数 按复位键后，按档位键至C1，按速度键至SPEED：1。3、清零 分别按试验力、位移和峰值键，至LOAD：000N，PEAK：0000N，POSITION：000mm。4、实验 按下开始键试验机开始工作，记录不同位移（POSITION）对应的载荷（LOAD）。并观察试样的变化情况。形变达到25%时按停止键试验机停止工作。5、重复步骤1-4做第二个试样。六

15、、实验报告要求1、简述实验原理。2、明确操作步骤和注意事项。3、做好原始记录。4、详细记录压缩过程中观察到的现象，结合学过的理论知识分析现象产生原因（包括变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面牲等）。七、预习要求1、弄清实验原理；2、了解万能试验机结构，操作规程及注意事项。3、写好预习报告，准备记录表格。八、实验注意事项1、实验前要认真预习，集中精神听指导讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。2、同组同学要分工协作，每人负责一项内容，有计算的要轮换。九、思考题1、试样的尺寸影响如何影响试验的结果？实验3 聚合物材料的冲击强度测定一、 实验目的（1）测定塑料的冲击强度，并了解其对制品使用的重

16、要性。（2）了解冲击实验机原理，学会使用冲击实验机。二、实验原理 冲击强度(Impact Strength)是高聚物材料的一个非常重要的力学指标，它是指某一标准样品在每秒数米乃至数万米的高速形变下，在极短的负载时间下表现出的破坏强度，或者说是材料对高速冲击断裂的抵抗能力，也称为材料的韧性。近年来在高聚物材料力学改性方面的研究非常活跃，其中一个主要目的是如何增加材料的冲击强度，即材料的增韧。因此冲击强度的测量无论在研究工作还是在工业应用中都是不可缺少的。一般冲击强度可用下列几种方法进行测定：摆锤式冲击弯曲实验包括简支梁型和悬臂梁型，落球式冲击实验，高速拉伸冲击实验。简支梁型冲击试验是摆锤打击简支

17、梁试样的中央；悬臂梁法则是用摆锤打击有缺口的悬臂梁试样的自由端。摆锤式冲击试验试样破坏所需的能量实际上无法测定，试验所测得的除了产生裂缝所需的能量及使裂缝扩展到整个试样所滞的能量以外，还要加上使材料发生永久变形的能量和把断裂的试样碎片抛出去的能量。把断裂试样碎片抛出的能量与材料的韧性完全无关，但它却占据了所测总能量中的一部分。试验证明，对同一跨度的试验，试样越厚消耗在碎片抛出的能量越大。所以不同尺寸试样的试验结果不好相互比较。但由于摆锤式试验方法简单方便，所以在材料质量控制、筛选等方面使用较多。落球式冲击试验是把球、标准的重锤或投掷枪由已知高度落在试棒或试片上，测定使试棒或试片刚刚够破裂所需能

18、量的一种方法。这种方法与摆锤式试验相比表现出与实地试验有很好的相关性。但缺点是如果想把某种材料与其他材料进行比较，或者需改变重球质量，或者改变落下高度，十分不方便。评价材料的冲击强度最好的试验方法是高速应力应变试验。应力应变曲线下方的面积与使材料破坏所需的能量成正比。如果试验是以相当高的速度进行，这个面积就变成与冲击强度相等。我国经常使用的是简支梁式摆锤冲击实验方法，它所测得冲击实验强度数据是指试样破裂时单位面积上所消耗的能量。基本原理是把摆锤从垂直位置挂于机架的扬臂上以后，此时扬角为（如图235所示），它便获得了一定的位能，如任其自由落下，则此位能转化为动能，将试样冲断，冲断以后，摆锤以剩余

19、能量升到某一高度，升角为。图3-1 摆锤式冲击实验机工作原理在整个冲击实验中，按照能量守恒关系可写出下式： (3-1) 式中 m冲锤质量，kg； 冲锤冲前之扬角； L冲锤摆长，m；冲锤冲断试样后之升角；A冲断试样所消耗的功，J。式中除外均为已知数，故根据摆锤冲断试样后之升角的大小，即可绘制出读数盘，由读数盘可以直接读出冲断试样时消耗的功的数值。消耗的功除以试样的横截面积，即为材料的冲击强度1（kJ/m2）。按下式计算： (3-2) 式中 A冲断试样所消耗的功，kJ； b试样宽度，m； d试样厚度，m。缺口试样冲击强度1（kJ/m2）可按下式计算： (3-3) 式中 A、b同前； d1缺口试样剩

20、余宽度，m。三、实验设备和材料（1）设备1）简支梁式冲击实验的基本构造有三部分即机架部分、摆锤冲击部分和指示部分。2）卡尺一把。（2） 试样试样尺寸：（1201）mm（150.2）mm（100.2）mm；脆性材料PS或酚醛；非脆性材料PE；试样要求表面平整，无气泡、裂纹、分层、伤痕等缺陷。缺口试条：缺口深度为试样厚度的1/3，缺口宽度为（20.2）mm。每组试样不少于5个。（3）实验机样条跨度调节长120mm的试样，其跨度要求为70mm。四、实验步骤 （1）熟悉设备，检查机座是否水平。（2）用卡尺测量试样中间部位的宽度、厚度，缺口试样则测量缺口处的剩余厚度，准确至0.02mm，测量三点，取平均

21、值。（3）根据试样类型调整好试样支撑线距离。（4）根据试样断裂所需能量大小选择摆锤，使试样破裂所需要的能量在摆锤总能量的1085区间内。（5）检查并调节试验机零点，将摆锤举起卡好，使其自由落下，观察指针是否从最大刻度旋至零点，如不在零点，则将勾环转一相应的角度，直至调好为之，然后将摆锤举起卡好。图3-2 冲击试验机1固定支座；2紧固螺钉；3活动试样支座；4支承刀刃；5被动指针；6主动指针；7螺母；8摆轴；9搬动手柄；10挂钩；11紧固螺钉；12连接套；13摆杆；14调整套；15摆体；16冲击刀刃；17水准泡（6）将试样面贴紧在直角支座的垂直面上，缺口背向冲锤，缺口位置与冲锤对准。 （7）将指针

22、拨至右边的满量程位置。 （8）扳动手柄抓钩，放松摆锤，使其自由下落，将试样冲断时，指针所指数值即为A值，记录读数。 （9）按公式计算每个试样的冲击强度，并取其算数平均值。五、 实验报告 （1）简述冲击实验原理和意义； （2）明确操作步骤及注意事项（预习时完成）；（3）做好原始记录并计算结果。六、问题与讨论 （1）测定冲击强度的影响因素有哪些？（2）比较摆锤式冲击弯曲实验包括简支梁型和悬臂梁型，落球式冲击实验，高速拉伸冲击实验的特点。实验4 高分子材料拉伸撕裂强度一、实验目的1、了解撕裂试样种类，掌握撕裂试样的制备2、熟悉测试撕裂强度的设备及其工作原理3、掌握实验结果的分析4、掌握影响撕裂强度的

23、因素二、试样种类及形状按试样形状分类，撕裂试验的试样主要有以下几种。1、直角型直角型试样的形状和尺寸如图4-1所示。图4-1 直角型试样（GB530-81）（单位：mm）2、圆弧型此类试样又称为新月型或腰型。国家标准试验方法中，过去称为延续型。其形状和尺寸如图4-2所示。图4-2 圆弧型试样 （GB529-81）（单位：mm）3、裤型试样的形状和尺寸如图4-3所示。它是一种带有割口的试样。该试样在试验机上的夹持情况如图4-4所示。图4-3 裤型试样（BS 903/A3-1982）(单位：mm)图4-4 裤型试样在试验机上的位置 该试样的特点是其撕裂强度对割口长度不敏感。因此，试验结果的重复性好

24、。它还便于进行撕裂能的计算，为撕裂能的理论分析提供较理想的方法。4、德耳夫特（Delft）型该试样的形状和尺寸如图4-5所示。此种试样内，切有一个狭长的切口，是一种比较容易从成品上裁取的小尺寸试样。在国际标准ISO816中，采用了此种试样。图4-5 德耳夫特型试样（ISO 816） (单位：mm)直角型撕裂试验，由于试验不需事先割口，故测试的人为影响因素少，本试验选用此法。三、试样的制备国家标准GB 529和GB 530对试样的裁取和圆弧型试样割口方法均有规定。1、试样的裁取圆弧型和直角型试样均用裁刀裁取。裁刀刃口应保持锋利，不应出现缺口或卷刃等现象。用裁片机裁取试样时，可先用水或中性肥皂溶液

25、润滑刀的刃口，以便于裁切。在裁切过程中，为了防止裁刀刃口与裁片机的金属底板相撞而受到损坏，在试样的下面应垫有合适的软质材料。裁取试样时，裁刀撕裂角等分线的方向应与胶料压延、压出方向一致，即试样的长度方向应与压延、压出方向垂直。这是因为，橡胶材料产生裂口后，撕裂扩展的方向常是沿着与压延、压出平行的方向进行的。2、试样割口方法试样在拉伸过程中，为了使应力集中于一点，以便迅速地从此产生裂口，使撕裂从该裂口扩展，可于试样的某一部位进行割口。按国家标准GB 529的规定，圆弧形试样试验前应于试样圆弧凹边的中心处割口。割口深度为0.500.05mm。可采用特制的割口器进行割口。该割口器应有一个用来固定试样

26、的夹持器，使割口限制在一定区域内。由刮脸刀片制成的切割工具夹在垂直于试样主轴的平面内，便可在规定的位置上进行切割。四、试验方法1、试样条件GB 529和GB 530规定，试验应在标准试验室温度232下进行。在一个或一系列试验进行比较时，必须采用同样的试验温度。GB 529还规定，试样割口前必须在标准试验室温度下停放至少3小时。若进行老化试验，则割口必须在老化后进行。按GB2941的规定，式样试验前在标准环境下，停放应不少于30分钟。2、厚度测量GB 529和GB 530规定撕裂试样的厚度为2.00.3mm。对试样厚度的测量部位未做到明确规定，只要求测量试样试验区的厚度。3.测试步骤（1）硫化后

27、的试片（厚2.00.3mm）应在标准室温下停放（不少于6小时，不超过15天）。（2）采取试样时，裁刀撕裂角等分线的方向与压延方向一致。（3）将试样垂直夹于上下夹持器重一定深度，并且使其在平等的位置上充分均匀夹紧。（4）调好拉伸速度（夹持器中以500100mm/min的速度在运行）开动试验机，即可对试样施加一个逐渐增加的牵引力，直至试样被撕断后停机。五、试验结果的计算撕裂试验的结果是以撕裂强度表示的。根据GB 6039-85，撕裂强度的定义为：在于试样主轴平行的方向上，拉伸试样直至开裂时的最大力。圆弧型试样的撕裂强度按式(9-1)计算： 式中 Fsy圆弧型试样撕裂强度，kN/m(kgf/cm)；

28、F撕裂试样的最大作用力，N(kgf)；d试样厚度，mm。 式中 Fsz直角型试样撕裂强度，kN/m(kgf/cm)；F撕裂试样的最大作用力，N(kgf)；d试样厚度，mm。国家标准GB 529和GB 530都规定，每个样品至少需要五个试样。试样结果以测量结果的算术平均值表示。每个试样的单个数值与平均值之差不得大于15%，经取舍后试样个数不应少于原试样数量的60%。六、试验结果的影响因素1.试样形状试样形状的不同，一般对撕裂强度的试验结果有显著的影响。试验结果表明：直角型试样的撕裂强度较小，而圆弧型试样的撕裂强度较高。2.试验温度橡胶的撕裂性能对试验温度比较敏感。一般来说，撕裂强度随试验温度的升

29、高而降低。对于结晶性橡胶，如天然橡胶、氯丁橡胶和丁基橡胶等，在室温下拉伸时，会引起橡胶大分子沿着拉伸方向的重排，产生结晶，使拉伸强度增高。在高温拉伸时，结晶不容易产生，撕裂强度明显降低。对于非结晶性橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶等，随着温度升高，撕裂能降低，故表现为拉伸强度降低。3.撕裂速度试验机的拉伸速度大小，即撕裂速度大小对橡胶的撕裂行为具有一定的影响。高速撕裂时，撕裂表现出一种刚体的脆性破坏，而慢速撕裂时，则表现出弹性破坏。在试验方法规定的速度下，撕裂破坏属于后者。拉伸速度增大，撕裂强度降低。4.试样厚度试样厚度对撕裂强度有一定的影响，但影响不大。5.分子的取向橡胶材料在压延、压出过程中，由

30、于分子的取向而表现为各向异性，结果经常是在取向方向上，力学性能得到增强。试验结果表明：横向的撕裂强度大于纵向。（注：横向是指撕裂方向沿着与压延、压出方向垂直的方向；纵向是指撕裂方向沿着与压延、压出方向一致的方向。）七、国家标准目前采用的国家标准是GB/T 529-1999代替GB/T 528-1991，该标准等同于ISO34-1:1994。八、实验报告要求实验报告应包括以下内容：1）本标准名称或编号；2）试样的名称或代号；3）试样类型4）试验结果；5）每个试样厚度中位数（如有需要）；6）拉伸方向与橡胶拉伸方向的关系；7）试验温度；8）直角型试样是否有割口的说明；9）试验过程中需要说明的情况；1

31、0）硫化和试验日期。实验5 比体积电阻、比表面电阻的测定一、 实验目的 1、加深理解比体积电阻、比表面电阻的物理意义。 2、掌握绝缘电阻测试仪（高阻计）的使用方法。 二、实验原理 将平板状试样放在两电极之间，施于两电极上的直流电压和流过电极间试样表面层上的电流之比，称为表面电阻Rs。若试样长度为1厘米，两电极间的试样宽度为1厘米，则这时的Rs就是该试样的比表面电阻s，单位为欧姆。 同理，施于两电圾上的直流电压和流过电极间试样体积内的电流之比，称为体积电阻Rv。若试样厚度为1厘米，测量电极面积为1平方厘米，则这时的Rv值即为该试洋的比体积电阻v，单位为欧姆厘米。通常，在提到“比电阻”而又没有特别

32、注明的时候就是指v。 s和v一般用绝缘电阻测试仪（超高阻仪）法和检流计法测定。绝缘电阻测试仪的主要原理如图所示。测试时，被测试样Rx与高阻抗直流放大器的输入电阻R0串联，并跨接于直流高压测试电源上。放大器将其输入电阻R0上的分压信号经放大后输出给指示仪表CB，由指示仪表可直接读出Rx值。 图5-1 电路原理图本实验计算公式如下： 1、 Rv = R0 2、v = Rv 3、Ae = (d1+g)2 = 21.237(cm2) 式中： Rv 体积电阻； t-被测试样厚度（cm）；d1-测量电极直径（5cm）； g-测量电极与保护电极间隙（0.2cm） 4、s = Rs 5、 = ln 式中： d

33、1-测量电极直径(5cm)； d2-保护电极(环电极)内径(5.4cm)三、实验设备、用具及试样1、 绝缘电阻测试仪2、 标准试样2块，规格：1001002mm四、实验步骤 1、照仪器面板，熟悉各开关、旋钮。 2、将体积电阻-表面电阻转换开关指在所需位置：当指在Rv时，高压电圾加上 测试电压，保护电极接地；当指在Rs时，保护电极加上测试电压，高压电极接地，如图：图5-2 接地示意图 3、校正高阻仪的灵敏度 4、将被测试祥用导线(屏蔽线)接至Rx测试端钮。 5、将测试电压选择开关置于所需的测试电压位置上。在测试前须再注意一下仪表的指针所指的“”有否变动，如有变动，可再借“”及“0”校正器将其调至

34、“”。 6、把“放电-测试”转换开关，自“放电”位置转至“测试”位置，进行充电。这时输入端短路按钮仍处于将放大器输入端短路，在试样经一定时间充电后(一般15秒左右)，即可将辅入端短路按钮打开，进行读数。如发现指示仪表很快打出满度，则马上把辅入端短路按钮回复到使放大器输入端短路的位置。“放电测试”开关也转回“放电”位置，待查明情况后，再做试验。 7、当输入端短路按钮打开后，如发现仪表尚无读数，或指示很小，可将倍率开关升高一档，并重复以上3、4的操作步报这样铢档地升高倍率开关，直至试样的被测绝缘电阻读数能清晰读出为止(尽量读取在仪表刻度1一l0间的读数)。一般情况下，可读取合上测试开关后的一分钟时

35、的读数，作为试样的绝缘电阻。 8、将仪表上的读数(单位是兆欧)乘以倍率开关所指示的倍率及测试电压开关所指的系数(10伏为0.01，100伏为0.1，250伏为0.25，500伏为0.5，1000伏为1.0)即为被测试样的绝缘电阻值。 9、测试完毕，即将“放电测试”开关退回至“放电”位置，输入端短路按钮也须回复到使放大器输入端短路的位置，然后可卸下试样。五、注意事项 1、高阻仪和电极箱的接地端必须妥善接地。 2、测试时(电阻加上高压)人体不许触及Rx的高压端及其连接物。以防电击；同时也不能让高压端碰地，以免引起高压短路。六、实验报告要求 1、简述实验原理。 2、明确操作步骤和注意事项。 3、观察

36、实验现象，做好原始记录，计算实验结果。 4、什么叫塑料的介电常数和介电耗损?5、什么叫塑料的比表面电阻和比体积电阻？七、预习要求 1、搞清实验原理； 2、了解设备结构，操作规程及注意事项（来实验室进行）。 3、写好预习报告，准备记录表格。实验6 塑料硬度实验一、实验目的1、 学会测量塑料硬度。2、 掌握洛氏硬度计的使用方法。二、实验原理 塑料材料抵抗其他较硬物体压入的性能，称为塑料硬度。硬度之大小是塑料软硬程度的有条件性的定量反应。 洛氏硬度计是由SP洛克成尔(Stanley PRockwell)于1919年发明。他是一位新英格兰冶金学家。 洛氏硬度试验是以初负荷作用于钢球压头或贝雷尔金刚石压

37、头所呈现的压入深度为基准，测量再经总负荷作用并卸出到只剩有初负荷的状态下钢球所产生的附加深度。如图：图6-1 硬度测试示意图首先施加初负荷，并在洛氏硬度计的度盘上确定参考点或规定位置，然后施加总负荷，在不移动被测的试样情况下，卸去主负荷后，洛氏硬度值就会自动地在度盘上示出，每压入0.002mm为一个塑料洛氏硬度单位。洛氏硬度试验公式：HRE(L、M、R) = 130 - 三、实验设备、用具及试样1、 洛氏硬度计2、 聚丙烯标准试样一块，规格：40404mm四、实验步骤1、 将硬度计接上电源，打开船形开关，指示灯亮。2、 选择好负荷、保荷时间，安装球压头。3、 将试样平稳地放在工作台上。4、 转

38、动首轮使工作台缓缓上升，试样与压头接触，直至硬度计百分表小指针从黑点移到红点，与此同时长指针转过三圈垂直指向“30”处，此时以施加了98.07N初试验力，长指针偏移不得超过5个分度值，若超过此范围不得倒转，改换测点位置重做。5、 转动硬度计表盘，是指针对准“30”位置。6、 按启动按钮，电机开始运转，自动加主试验力，指示照明灯熄灭。7、 当总试验力保持时，蜂鸣器发出“嘟” “嘟”声响，塑料洛氏硬度测试的总试验力保持时间为15秒。8、 总试验力保持时间到，电机转动，自动卸除主试验力，指示照明灯亮。9、 再等15秒，蜂鸣器声响，立即读取长指针指向的数值。11、 料洛氏硬度示值的读数，应分别记录加主

39、试验力后长指针通过“0”点的次数及卸除主试验力后长指针通过“0”点的次数并加减，按下面方法读取硬度示值：A、差值是零，标尺读数加100为硬度值；B、差值是1，标尺读数即为硬度值；C、差值是2，标尺读数减100为硬度值。12、 复旋转升降螺杆手柄，使试验台下降，更换测试点，重复上述操作。13、 在每个试件上的测试点不少于5点（第一点不算）。五、实验注意事项1、洛氏硬度实验的基本要求是，所要实验的表面与压头应垂直，同时所要试验的试样在施加主负荷时不发生微小的移动或滑动。压痕深度是通过安装压头的主轴位移来测量的。因此，试样的任何移功或滑动，将由主轴传递至度盘，从而使试验产生误差。2、在硬度测试中，加

40、试验力、保持试验力、卸除试验力时，严禁转动变荷手轮。六、实验报告要求 1、简述实验原理。 2、明确操作步骤和注意事项。 3、观察实验现象，做好原始记录。 4、思考题：塑料硬度不同时，怎样选择试验标尺和球压头？七、预习要求 1、搞清实验原理； 2、了解设备结构，操作规程及注意事项（来实验室进行）。 3、写好预习报告，准备记录表格。实验7 塑料弯曲性能试验一、实验目的弯曲试验主要用来检验材料在经受弯曲负荷作用时的性能，生产中常用弯曲试验来评定材料的弯曲强度和塑性变形的大小，是质量控制和应用设计的重要参考指标。弯曲试验采用简支梁法，把试样支撑成横梁，使其在跨度中心以恒定速度弯曲，直到试样断裂或变形达

41、到预定值，以测定其弯曲性能。 二、试验原理弯曲试验在塑料弯曲性能试验方法（GB/T 9341-2000）中使用的是三点式弯曲试验。三点式弯曲试验是将横截面为矩形的试样跨于两个支座上，通过一个加载压头对试样施加载荷，压头着力点与两支点间的距离相等。在弯曲载荷的作用下，试样将产生弯曲变形。变形后试样跨度中心的顶面或底面偏离原始位置的距离称为挠度，单位mm。试样随载荷增加其挠度也增加。弯曲强度是试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力，单位MPa。弯曲应变是试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比或百分数（%）表示。三、试验方法3.1试验应在受试材料标准规定的环境中进行，若无类似标准时，应从G

42、B/T2918中选择最合适的环境进行试验。另有商定的，如高温或低温试验除外。3.2测量试样中部 的宽度b，精确到0.1mm; 厚度h，精确到0.01mm，计算一组试样厚度的平均值h。剔除厚度超过平均厚度允差0.5%的试样，并用随机选取的试样来代替。调节跨度L，使L=（161）h ，并测量调节好的跨度，精确到0.5%。3.2.1对于较厚且单向纤维增强的试样，为避免剪切时分层，在计算两撑点间距离时，可用较大L/h比。3.2.2对于较薄的的试样，为适应试验设备的能力，在计算跨度时应用较小的L/h比。c、对于软性的热塑性塑料，为防止支座嵌入试样，可用较大的L/h比。3.3.3试验速度使应变速率尽可能接

43、近1%/min，这一试验速度使每分钟产生的挠度近似为试样厚度值的0.4倍，推荐试样的试验速度为2mm/min。试样应对称地放在两个支座上，并于跨度中心施加力，如图所示：图6-1 实验原理图四、结果计算和表示1弯曲应力是试样跨度中心外表面的正应力，按式（4-1）计算，单位MPa。f=3FL/2bh2 (4-1)式中：F施加的力，N；L跨度，mm；b试样宽度，mm； h试样厚度，mm。2弯曲模量的测量，先根据给定的弯曲应变f1=0.0005和f2=0.0025，按式（4-2）计算相应的挠度s1和s2： si=fiL2/6h（i=1，2） (4-2)式中：si单个挠度，mm；fi相应的弯曲应变，即上

44、述的f1和f2值；L跨度，mm；h试样厚度，mm。3弯曲弹性模量或弯曲模量Ef，单位MPa，根据式（4-3）计算： Ef=（f2-f1）/ (f2)-( f1) (4-3)式中：f1=0.0005，f2=0.0025， f1挠度为s1时的弯曲应力, MPa; f2挠度为s2时的弯曲应力，MPa。五、试验影响因素：5.1试样尺寸横梁抵抗弯曲形变的能力与跨度和横截面积有很大关系，尤其是厚度对挠度影响更大。同理，弯曲试验如果跨度相同但试样的横截面积不同，则结果是有差别的。所以标准方法中特别强调（规定）了试样跨度比，厚度和试验速度等几方面的关系，目的是使不同厚度的试样外部纤维形变速率相同或相近，从而使

45、各种厚度之间的结果有一定可比性。在塑料弯曲性能试验方法（GB/T 9341-2000）中规定了跨度L，使其符合式(4-4)：L=（161）h (4-4)同时规定若选用推荐试样，则尺寸为：长度l=802；宽度b=10.00.2；厚度h=4.00.2。当不可能或不希望采用推荐试样时，须符合下面的要求：试样长度和厚度之比应与推荐试样相同，如式（5）所示：l/h=201 (4-5)5.2试样的机械加对结果有影响。有必要时尽量采用单面加工的方法来制作。试验时加工面对着加载压头，使未加工面受拉伸，加工面受压缩。5.3加载压头圆弧半径和支座圆弧半径加载压头圆弧半径是为了防止剪切力和对试样产生明显压痕而设定的

46、。一般只要不是过大或过小，对结果影响较小。但支座圆弧半径的大小，要保证支座与试样接触为一条线（较窄的面）。如果表面接触过宽，则不能保证试样跨度的准确。5.4 应变速度试样受力弯曲变形时，横截面上部边缘处有最大的压缩变形，下部边缘处有最大的拉伸变形。所谓应变速率是指在单位时间内，上下层相对形变的改变量，以每分钟形变百分率表示，试验中可控制加载速度来控制应变速度。随着应变速率和加载速度的增加，弯曲强度也增加，为了消除其影响，在试验方法中对试验速度作出统一的规定，如GB/T 9341-2000规定了从表2中选一速度值,使应变速率尽可能接近1%/ min，这一试验速度使每分钟产生的挠度近似为试样厚度值

47、的0.4倍，例如符合推荐试样的试验速度为2mm/min。一般说来应变速率较低时，其弯曲强度偏低。试验速度一般都比较低，这是因为塑料在常温下均属粘弹性材料，只有在较慢的试验速度下，才能使试样在外力作用下近似地反映其松弛性能和试样材料自身存在不均匀或其他缺陷的客观真实性。5.5试验跨度 弯曲试验大多采用“三点式”方式进行。这种方式在受力过程中，除受弯矩作用外，还受剪力的作用。故采用“三点式”方式进行测试，对于反映塑料材料的真实性能是存在一定问题的。因此，国内外有人提出采用“四点式”方式进行测试。目前进行工作较多的还是采用“三点式”方式，用合理的选择跨度和试样厚度比(L/h)来达到消除剪力影响的目的

48、。试样跨度与厚度比目前基本上有两种情况，一种是L/h=10；另一种是L/h=16。从理论上讲，最大正应力与最大剪应力的关系是max/max=1/2（L/h），由此可以看到随着跨度比的增大，剪应力应减小。从式中看出，L/h愈大，剪力所占的比愈小，当L/h=104时，其剪力分配为512.5。可见剪力效应对试样弯曲强度的影响是随着试样所采用跨度与试样厚度比值的增大而减小的。但是，跨度太大则挠度也增大，且试样两个支承点的滑移也影响试验结果。5.6环境温度和其他力学性能一样，弯曲强度也与温度有关。试验温度无疑对塑料的抗弯曲性能有很大影响，特别是对耐热性较差的热性塑料。一般地，各种材料的弯曲强度都是随着温

49、度的升高而下降，但下降的程度各有不同。5.7试样不可扭曲，表面应相互垂直或平行，表面和棱角上应无刮痕、麻点。六、结论讨论从以上的试验过程来看影响其结果的因素是多方面的，应严格把握好试验的每个步骤。实验8 氧指数的测定一、实验目的1 了解高分子材料氧指数测定的基本原理。2 掌握高分子材料材料氧指数测定的方法。二、实验原理 氧指数指在规定实验条件下维持垂直小试样延烧的最低的与氮混合的氧气浓度，用LOI表示。本实验将高分子材料试样置于专用燃烧室中，通过气体测量合控制装置，测定进入燃烧室内维持高分子材料试样燃烧的氧气与氮气的体积流量，计算出混合气体中最低氧气的浓度。三、原材料试样（1） 试样的尺寸和制

50、备 根据材料相应的标准和制备试样的ISO方法所规定的程序，模塑或切割出最宜试样型式规定尺寸的试样。 试样表面清洁和无有影响燃烧行为的缺陷，例如模塑周边溢料或机加工毛刺。要注意式样和样品材料中某种不均匀性有关的位置和方位。 所取样品应至少能制备15根试样。 本次实验采用热塑性塑料模压成型试验方法中制备厚度为（30.5）mm的PVC板材，经机械加工而成。（2） 试样的标线 为了检测试样燃烧的距离，可根据试样的形式和所用的点火程序，在一个水平上或多个水平上面画上横向标线。自撑高分子材料试样最好至少在相邻的两面都画上标线。四、设备（1） 氧指数测定仪（2） 实验燃烧筒：是一根耐热玻璃筒。（3） 试样夹

51、：用于在燃烧筒中心垂直固定试样。 （4） 气源：应采用纯度不低于98（m/m）的压缩氧气和/或氮气和/或清洁的空气（含氮20.9）作为气源。（5） 气体测量和控制装置：在确定进入燃烧筒的混合气体氧浓度时，应以混合气体准确度为 0.5（v/v）为限。并且，当通过燃烧筒的气体温度为（232），速度为（4010）mm/s时，应以混合气体精密度为0.1（v/v）来调节氧浓度。（6） 点火器：由一根管子组成、（7） 计时装置：能以0.2s的准确度测量5min以内的时间。（8） 排烟系统：应能充分的通风或排风，排除燃烧筒中的烟尘或灰粒。但不干扰燃烧筒中的温度和气流速率。五、实验步骤（1） 实验仪器的环境温度保持在（232）。（2） 选择所要使用的初始氧气浓度（3） 保证实验燃烧筒垂直。（4） 调节气体混合装置和流量控制装置，使（232）的氧浓度符合要求的氧/氮混合气体以（4010）mm/s的速度流经燃烧筒。（5） 取出标准试样10根，在试样一端50mm处划线，将另一端插入燃烧柱内试样夹中。对每根进行测量并记录。（6） 开启氧、氮钢瓶阀门，调节减压阀，压力为0.20.3MPa。（7） 逐次选择氧浓度：根据“少量样品升降法”，采取任意步长对所用氧浓度作一定的改变。六、实验结果表示（1） 氧指数 以体积百分数表示的氧指数OI由下