实验8-聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定

1、实验8-聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定实验目的（1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件R：（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：LL二0L0213)F二A0214)cFLE=oA（LL）00215）式中，伸长率即应变；c为应力；L为样品cL某时刻的伸长；积；F为拉伸力;L为初始长度；0E为拉伸模量。A为初始横截面0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228（左）所示。在应力应

2、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1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

3、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。实验设备和材料（1）仪器设备万能电子拉力机（日本岛津AG-lOKNA），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；4夹具5横梁；6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（PP）,聚苯乙烯（PS）。实验步骤（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ASTM标准D638）。选定的每种应变

4、速度都应有5块样品。试样形状拉伸试样共有4种类型：1型试验样（双铲型），见图2-30,II型试样（哑铃型），见图2-31,III型试样（8字型），见图2-32,IV型试样（长条型），见图233。图2-30I型试样图2-31II型试样图2一32III型试样图2-33IV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2-8、表2-9和表2-10。表2-7I型试样公差尺寸物理1名称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）150H夹具间距离115土50C中间平行部分长度60土05GO标距（或有效部分）50土05W端部宽度20土02D4B中间平行部分宽度10土02R半径（最小）60表2-8II型试

5、样公差尺寸1称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）110C中间平行部分长度9.5土20d0中间平行部分3.2厚度di端部厚度6.5W端部宽度45b中间平行部分宽度25土04RO端部半径6.5土10R1表面半径75土20R2侧面半径75土20表2-9III型试样公差尺寸物量称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）115H夹具间距离80土50C中间平行部分长度33土20G0标距（或有效部分）25土02W端部宽度25土02d2b中间平行部分宽度6土02R0小半径14土02R1大半径2502表2-10IV型试样公差尺寸量名称尺寸/mm公差/mmL总长度（最小）250H夹具间距离170土50G0标距（或有

6、效部分）100土05W度25土05L1加强片间长度-150土50L2加强片最小长度50d0厚度210d1加强片厚度310D2W片5o30oe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。2）实验过程1）

7、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。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）。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，绘制应力应变曲线；3）计