10KN聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定讲解

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：(2 13)L -L。Lo(2 14)A。A(L -L)FLo(2 15)式中，；伸长率即应变；二为应力；L为样品某时刻的伸长；L0为初始长度；A0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-应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力-应变曲线如图

2、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。D图2-28五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

3、。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(上海衡翼HY-1080微机控制电子万能试验机)，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 显示屏（2 ）实验材料聚丙烯（PF）,聚苯乙烯（PS）

4、。4. 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2 33。图2 30 I型试样图2 32 III型试样图2 33 IV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。图2 31 II型试样表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

5、115 5.0C中间平行部分长度60 0.5GO标距（或有效部分）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2 8 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3.2di端部厚度6.5W端部宽度45-b中间平行部分宽度25 0.4RO端部半径6.5 1.0R1表面半径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 2.0G0标距（或有效部分）:

6、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2 10 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150-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

7、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

8、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；3）计算模量和断裂伸长率，计算断裂时的应力和应变;4）对每块样品都重复 13。6. 问题与讨论（ 1 ）改变试样的拉伸速度对试验产生什么影响？（ 2）解释为什么要重复

9、5 块试样？（ 3）如果测定线性和支化聚乙烯，可以从哪些方面来研究他们之间的性能的差异？7. 聚合物拉伸强度试验机的技术参数：HY-1080 微机控制电子万能材料试验机有着强大的数控显示系统，可以做10000N 以内整个材料中拉伸、压缩、弯曲、剥离、刺破等试验，全液晶数控设定所需参数，曲线、位移、材 料试验机力值能动态显示在数显器上， 联接电脑实现全电脑控制并打印标准试验报告； 材料 试验机彻底改变传统材料式试验机机台笨重、 操作复杂、 性能单之缺点。 拉力机外观采用铝 合金的，抗老化性强，不退色。技术参数 Mainspecifications1 、最大负荷 LoadAccuracy ： 10

10、KN（ 小于 10KN 任意选 ）2、荷重元精度 LoadAccuracy ： 0.01%3、测试精度 Measuri ngaccuracy ： 0.5%4、操作方式 Control ：全电脑控制 ,windows 模式操作5、有效试验宽度 Validwidth ：约 420mm6、有效拉伸空间 Stroke :约800mm7、试验速度 Tetxingspeed:0.001500mm/min8、速度精度 SpeedAccuracy: : 0.5%以内；9、位移测量精度 StrokeAccuracy : 0.5% 以内；10、变形测量精度 DisplacementAccuracy : 0.5%以

11、内11、 安全装置 Safetydevice:电子限位保护，紧急停止键Safeguardstroke12、机台重量 MainUnitWeight :约 210kg13、电源电压 :220V14. 主机尺寸： 700*420*1600mm 好质量好品牌好服务在上海衡翼，更多优惠请来电咨询。 衡翼全体员工真诚为您提供优质产品优质服务。 主要功能： （1）力值、大变形、小变形、位移的同步测量和显示。 （ 2）试验速度任意设定。 （从 0.001-500mm/min ，可无级调速）（3）试验曲线实时显示，横坐标和纵坐标自动换档。（4）可设置自动判断裂与否和自动返回起始点与否。可设置定时间停止，定负荷停止，定 变形停止，可设置断裂判别条件。（5）可任意删除已做过的某个试样的数据。（6）可对曲线进行任意缩放操作、打印，并在曲线上选取参数点（屈服点、弹性段等）。（7）参数计算采用 VB+SQL 语言，可靠、方便。（8）可根据用户需要进行参数处理（用户化的试验方法并方便地扩充试验处理方法）。（9）根