硫化胶综合物理机械性能测试

1、高高 分分 子子 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院College of Polymer Science and Engineering硫化胶综合物理机械性能的测试硫化胶综合物理机械性能的测试主讲人主讲人孙洪广孙洪广高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering橡胶的性能橡胶的性能n橡胶的性能可以分为两类：橡胶的性能可以分为两类：未硫化胶的性能即加工性未硫化胶的性能即加工性能能和和硫化胶的性能即使用性能硫化胶的性能即使用性能。n加工性能加工性能：门尼粘度、门尼焦烧、硫化特性；：门尼粘度、门尼焦烧、硫化特性；n

2、使用性能使用性能：综合物理机械性能综合物理机械性能 粘弹性能粘弹性能 老化性能（疲劳、热氧、臭氧、天候老化性能（疲劳、热氧、臭氧、天候) 耐磨性耐磨性 阻燃性阻燃性 耐低温性能耐低温性能 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering综合物理机械性能综合物理机械性能n拉伸强度拉伸强度n撕裂强度撕裂强度n硬硬 度度n回弹性回弹性高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering拉伸强度拉伸强度1、掌握拉伸试样的制备、拉伸性能的测试内容、掌握拉

3、伸试样的制备、拉伸性能的测试内容、测试原理测试原理2、了解电子拉力机的结构、了解电子拉力机的结构3、熟悉电子拉力试验机的工作原理、操作过程、熟悉电子拉力试验机的工作原理、操作过程4、掌握实验结果的分析、掌握实验结果的分析5、掌握影响拉伸性能的因素、掌握影响拉伸性能的因素一实验目的一实验目的高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering二实验设备二实验设备n拉力试验机，目前多采用电子拉力试验机n可进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离和撕裂等力学性能试验。n附加控温装置可进行高低温条件下的力学性能试验。高分子科学与工程学院

4、高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineeringn硫化胶试片在室温停放硫化胶试片在室温停放6小时后，选用标准裁刀裁切出小时后，选用标准裁刀裁切出哑铃形试样；哑铃形试样；n裁切方向应与拉伸受力方向和压延方向一致；裁切方向应与拉伸受力方向和压延方向一致；n在试样中部印色两条平行标线，与试样中心应等距；在试样中部印色两条平行标线，与试样中心应等距；n用厚度计测量试样标距内的厚度。用厚度计测量试样标距内的厚度。三试样制备三试样制备高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engine

5、ering四、试验步骤四、试验步骤n将试样夹于夹持器上，开动机器拉伸试样，拉伸速度为将试样夹于夹持器上，开动机器拉伸试样，拉伸速度为500mm/min，并用标尺跟踪试样的工作标线。，并用标尺跟踪试样的工作标线。n根据试验要求，记录试样被拉伸到规定伸长率时负荷、扯根据试验要求，记录试样被拉伸到规定伸长率时负荷、扯断时负荷及扯断伸长率。电子拉力机自动记录负荷断时负荷及扯断伸长率。电子拉力机自动记录负荷伸长伸长率曲线，试验结果由该曲线给出。率曲线，试验结果由该曲线给出。n测定永久变形，将断裂后的试样放置测定永久变形，将断裂后的试样放置3分钟，再把断裂的分钟，再把断裂的两部分吻合在一起。用精度为两部分

6、吻合在一起。用精度为0.5mm的量具测量试样的标的量具测量试样的标距，并计算永久变形值。距，并计算永久变形值。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineeringn电子拉力机自动记录负荷电子拉力机自动记录负荷伸长率曲线伸长率曲线高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering五、试验数据处理五、试验数据处理式中：式中： 定伸应力或拉伸强度，定伸应力或拉伸强度，MPa； F试样所受的作用力，试样所受的作用力，N； b试样工作部分宽度，试样工作部分

7、宽度，mm； d试样工作部分厚度，试样工作部分厚度，mm。拉伸强度拉伸强度(tensile strength): 试样拉伸至断裂时单位截面试样拉伸至断裂时单位截面所承受的最大应力，所承受的最大应力， MPa 抗拉伸破坏性抗拉伸破坏性 dbF定伸应力定伸应力(modulus)： 试样被拉伸至一定长度时单试样被拉伸至一定长度时单位截面所承受的应力，位截面所承受的应力， MPa 抵抗外力变形能力抵抗外力变形能力 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineeringn断裂伸长率断裂伸长率 (elongation at break

8、)： 试样拉断时，伸长部分与原始长度之比，试样拉断时，伸长部分与原始长度之比，% 最大变形量最大变形量100LLL001式中：式中： 扯断伸长率，扯断伸长率，%； L1试样扯断时的标距，试样扯断时的标距，mm； L0试样初始标距，试样初始标距，mm。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and EngineeringH扯断永久变形，扯断永久变形，%；L2试样扯断后停放试样扯断后停放3分钟后对起分钟后对起来的标距，来的标距，mm；L0试样初始标距，试样初始标距，mm。100LLLH002n永久变形永久变形 (permanent set )

9、： 试样试样拉断拉断时，不可恢复部分与原始时，不可恢复部分与原始 长度之比，长度之比，% 塑性变形塑性变形高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineeringu拉伸性能试验中所需的试样数量应不少于拉伸性能试验中所需的试样数量应不少于3个，但个，但是对于一些鉴定、评比、仲裁等试验中的试样数量是对于一些鉴定、评比、仲裁等试验中的试样数量应不少于应不少于5个，取全部数据中的中位数。试验数据个，取全部数据中的中位数。试验数据按数值递增的顺序排列，试验数据如为奇数，取其按数值递增的顺序排列，试验数据如为奇数，取其中间数值为中位数，

10、若试验数据为偶数，取其中间中间数值为中位数，若试验数据为偶数，取其中间的两个数值的算术平均值为中位数。的两个数值的算术平均值为中位数。注意问题注意问题高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering六、试验影响因素六、试验影响因素1.试验温度的影响：一般来说，随室温升高，拉伸强度、定伸应力降低，而试验温度的影响：一般来说，随室温升高，拉伸强度、定伸应力降低，而扯断伸长率则提高。扯断伸长率则提高。GB2941标准规定试验温度为标准规定试验温度为23 2。2.试样宽度的影响：不同规格的试样所得试验结果没有可比性。同一种试

11、样试样宽度的影响：不同规格的试样所得试验结果没有可比性。同一种试样的工作部分越宽，其拉伸强度和扯断伸长率都有所降低。的工作部分越宽，其拉伸强度和扯断伸长率都有所降低。3.试样厚度的影响试样厚度的影响“标准规定厚度为标准规定厚度为2.0 0.3mm。随着试样厚度的增加，其。随着试样厚度的增加，其拉伸强度和扯断伸长率都降低。拉伸强度和扯断伸长率都降低。4.拉伸速度的影响：标准规定拉伸速度为拉伸速度的影响：标准规定拉伸速度为500mm/min。拉伸速度越快，拉伸。拉伸速度越快，拉伸强度越高。强度越高。5.试样停放时间的影响：试样停放时间的影响：GB2941标准规定，停放时间不能小于标准规定，停放时间

12、不能小于16小时，最小时，最多不得超过多不得超过15天。天。6.压延方向与试样夹持状态：压延方向与试样夹持状态：GB528标准规定，片状试样在拉伸时，其受力标准规定，片状试样在拉伸时，其受力方向应与压延、压出方向一致，否则其试验结果会显著降低。方向应与压延、压出方向一致，否则其试验结果会显著降低。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering撕裂强度撕裂强度1、了解撕裂试样种类，掌握撕裂试样的制备、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、熟悉测试撕裂强度的设备及其工作原理3、掌握

13、实验结果的分析、掌握实验结果的分析4、掌握影响撕裂强度的因素、掌握影响撕裂强度的因素一、实验目的一、实验目的高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering二、试样种类形状二、试样种类形状高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering无割口直角形无割口直角形高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering三、试样的制备三、试样的制备1、试样的裁取、试样的裁取 圆

14、弧型和直角型试样均用裁刀裁取。裁刀刃口应保持锋利，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。裁取试样时，裁刀撕裂角等不应出现缺口或卷刃等现象。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。方向应与压延、压出方向垂直。2、试样割口方法、试样割口方法 圆弧形试样试验前应于圆弧凹边的中心处割口。割口深度圆弧形试样试验前应于圆弧凹边的中心处割口。割口深度为为0.50 0.05mm。可采用特制的割口器进行割口。可采用特制的割口器进行割口。u国家标准国家标准GB52

15、9和和GB530对试样的裁取和圆弧型试样割对试样的裁取和圆弧型试样割口方法均有规定。口方法均有规定。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering四、实验方法四、实验方法1、试样条件：试验应在标准试验室温度、试样条件：试验应在标准试验室温度23 2下进行。试下进行。试 验前在标准环境下停放应不少于验前在标准环境下停放应不少于30分钟。分钟。2、厚度测量：、厚度测量：2.0 0.3mm。3、测试步骤、测试步骤 （1）硫化后的试片应在标准室温下停放（不少于）硫化后的试片应在标准室温下停放（不少于6小时，小时，不超过不超

16、过15天）。天）。 （2）采取试样，注意压延方向。）采取试样，注意压延方向。 （3）将试样垂直夹于夹持器中，调好拉伸速度）将试样垂直夹于夹持器中，调好拉伸速度（500mm/min），开动试验机，即可对试样施加一个逐），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。渐增加的牵引力，直至试样被撕断后停机。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering五、试验结果处理五、试验结果处理u撕裂强度撕裂强度(tear strength)：u试样撕裂时，单位厚度所承受试样撕裂时，单位厚度所承受的负荷，的负

17、荷，kN/mu 抗撕裂性、抗裂口增长抗撕裂性、抗裂口增长dFFsz式中式中 Fsz直角型试样撕裂强度，直角型试样撕裂强度，kN/m(kgf/cm)； F撕裂试样的最大作用力，撕裂试样的最大作用力，N(kgf)； d试样厚度，试样厚度，mm。u每个样品至少需要五个试样。试样结果以测量结果的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。算术平均值表示。 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering六、结果的影响因素六、结果的影响因素1.试样形状试样形状：试样形状对试验结果有显著影响。直角型试样的：试样

18、形状对试验结果有显著影响。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。撕裂强度较小，而圆弧型试样的撕裂强度较高。2.试验温度试验温度：橡胶的撕裂性能对试验温度比较敏感。一般来说，：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高而降低。撕裂强度随试验温度的升高而降低。3.撕裂速度撕裂速度：高速撕裂时，撕裂表现出刚体的脆性破坏，而慢：高速撕裂时，撕裂表现出刚体的脆性破坏，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，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。撕裂破坏属于后者。拉伸速度增大，撕裂强度降低

19、。4.试样厚度试样厚度：试样厚度对撕裂强度有一定影响，但影响不大。：试样厚度对撕裂强度有一定影响，但影响不大。5.分子的取向分子的取向：横向的撕裂强度大于纵向。：横向的撕裂强度大于纵向。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering硬硬 度度1、了解硬度计的种类、了解硬度计的种类2、熟悉邵尔型硬度计的工作原理、熟悉邵尔型硬度计的工作原理3、掌握测硬度试样的制备方法及测试步骤、掌握测硬度试样的制备方法及测试步骤4、掌握硬度数据的处理、掌握硬度数据的处理5、掌握影响硬度的因素、掌握影响硬度的因素一、实验目的一、实验目的

20、高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering二、实验仪器二、实验仪器n邵尔硬度是目前国际上应邵尔硬度是目前国际上应用比较广泛的一种硬度。用比较广泛的一种硬度。这种硬度一般分为这种硬度一般分为A、C、D等几种型号。等几种型号。n邵尔邵尔A型为测量软质橡胶，型为测量软质橡胶，C型测量半硬质橡胶，型测量半硬质橡胶，D型型是测量硬质橡胶硬度。是测量硬质橡胶硬度。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering三、实验原理三、实验原理n用用1公斤

21、外力把硬度计的压针，以弹簧的压力压入试样表公斤外力把硬度计的压针，以弹簧的压力压入试样表面的深浅来表示其硬度。橡胶受压将产生反抗其压入的反面的深浅来表示其硬度。橡胶受压将产生反抗其压入的反力，直到弹簧的压力与反力相平衡，橡胶越硬，反抗压针力，直到弹簧的压力与反力相平衡，橡胶越硬，反抗压针压入的力量越大，使压针压入使样表面深度越浅，而弹簧压入的力量越大，使压针压入使样表面深度越浅，而弹簧受压越大，金属轴上移越多，故指示的硬度值越大，反之受压越大，金属轴上移越多，故指示的硬度值越大，反之则相反。则相反。n硬度 (hardness)：抵抗外力压入的抵抗外力压入的能力，邵能力，邵A高分子科学与工程学院

22、高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering四、试四、试 样样n厚度不小于厚度不小于6mm，宽度不小于，宽度不小于15mm，长度不，长度不小于小于35mm，如试样厚度低于，如试样厚度低于6mm时，可用同时，可用同样胶片量迭起来（不得超过四层）测试。样胶片量迭起来（不得超过四层）测试。n试样表面硬光滑、平整、不应有缺胶、机械损试样表面硬光滑、平整、不应有缺胶、机械损伤及杂质等。伤及杂质等。n试样必须有足够的面积，使压针和试样接触位试样必须有足够的面积，使压针和试样接触位置边缘至少置边缘至少12mm。高分子科学与工程学院高分子科学与工程

23、学院 College of Polymer Science and Engineering五、试验步骤五、试验步骤n试验前检查试样，如表面杂质需用纱布沾酒精擦净。观试验前检查试样，如表面杂质需用纱布沾酒精擦净。观察硬度计指针是否指于零点，并检查压针压于玻璃面上察硬度计指针是否指于零点，并检查压针压于玻璃面上是否指是否指100。n将试样置于硬度计玻璃面上，在试样缓慢地受到负荷后将试样置于硬度计玻璃面上，在试样缓慢地受到负荷后1秒内读数。秒内读数。n试样上的每一点只准测量一次硬度，点与点间距离不少试样上的每一点只准测量一次硬度，点与点间距离不少于于10mm。n每个试样的测量点不少于每个试样的测量点

24、不少于3个，取其中值为试验结果。个，取其中值为试验结果。按按GB531标准进行标准进行高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering六、试验的影响因素六、试验的影响因素1.温度的影响：当温高时，硬度值降低。温度的影响：当温高时，硬度值降低。 2.试样厚度的影响：试样低于要求的厚度，硬度计压杆则会试样厚度的影响：试样低于要求的厚度，硬度计压杆则会受到承托试样用玻璃片的影响，使硬度值增大。受到承托试样用玻璃片的影响，使硬度值增大。3.读数时间的影响：压针与试样受压后立即读数与指针稳定读数时间的影响：压针与试样受压后立即

25、读数与指针稳定后再读数，所得结果相差很大，前者高，后者偏低，二后再读数，所得结果相差很大，前者高，后者偏低，二者之差可达者之差可达57度。度。4.压针长度对试验结果的影响：在标准中规定邵尔压针长度对试验结果的影响：在标准中规定邵尔A型硬度型硬度计的压针露出加压面的高度为计的压针露出加压面的高度为 。5.压针形状和弹簧的性能对结果的影响：硬度计用久后，弹压针形状和弹簧的性能对结果的影响：硬度计用久后，弹簧容易变形，或压针的针头易磨损，影响测试结果的准簧容易变形，或压针的针头易磨损，影响测试结果的准确性。因此硬度计应定期进行压针形状尺寸的检查和弹确性。因此硬度计应定期进行压针形状尺寸的检查和弹簧应

26、力的校正。簧应力的校正。mm5 . 200. 005. 0高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering 冲击弹性冲击弹性 1、掌握冲击弹性的测试原理、掌握冲击弹性的测试原理2、掌握冲击弹性的试样要求及制备、掌握冲击弹性的试样要求及制备3、掌握冲击弹性实验结果的处理、掌握冲击弹性实验结果的处理一、实验目的一、实验目的高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering二、仪器结构二、仪器结构n冲击弹性试验机冲击弹性试验机n弹性值可直接读弹性值

27、可直接读出出高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering三、试三、试 样样n任意形状的胶板，厚度为任意形状的胶板，厚度为12 0.5mm，表面应清，表面应清洁、平整、无气泡，上下表面平行。洁、平整、无气泡，上下表面平行。n如果从成品上直接切取试样，要求试样中应无如果从成品上直接切取试样，要求试样中应无纤维或增强骨架材料。如果厚度达不到要求时，纤维或增强骨架材料。如果厚度达不到要求时，可以用几层叠起来测量，但最多不得超过三层。可以用几层叠起来测量，但最多不得超过三层。各层间严格要求平行、光滑。各层间严格要求平行、光滑。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 College of Polymer Science and Engineering五、试验步骤五、试验步骤1.调整试验机呈水平状态，将试样平稳地夹在夹持器上，使调整试验机呈水平状态，将试样平稳地夹在夹持器上，使摆锤同试样表面呈刚接触（相切）状态。摆锤同试样表面呈刚接触（相切）状态。2