為了測定高聚物材料的基本性能,對材料施加壓力后,測出變形兩,求出應力,應力應變曲線是最普通的方法,將樣條的兩端用器具固定好,施加軸方向的拉伸荷重,直到遭破壞時的應力與扭曲的計算方法即為拉伸試驗。
1. 試驗設備
2. 拉伸試樣
塑料薄膜:用Ⅳ型。
3. 對試樣的要求
試樣表面應平整、無氣泡、裂紋、分層、無明顯雜質(zhì)和加工損傷等缺陷,有方向性差異的試片應沿縱橫方向分別取樣。
硬板厚度d<10mm時,以原厚作為試樣的厚度;當厚度d>10mm時,應從一面機械加工成10mm。
測試彈性模量,用厚4~10mm的Ⅱ型試樣或用長200mm、寬15mm的長條試樣。
每組試樣不少于5個。
三、拉力拉伸實驗中需要注意的細節(jié)
1. 試驗速度(空載)
A:(10±5)mm/min,
B:(50±5)mm/min,
C:(100±10)mm/min或(250±50)mm/min。
① 熱固性塑料、硬質(zhì)熱塑性塑料,用A速。
② 伸長率較大的硬質(zhì)、半硬質(zhì)熱塑性塑料(如PP、
改性尼龍PA等),用B速。
③ 軟板、片和薄膜用C速。相對伸長率<100%的用(100±10)mm/min速度,相對伸長率>100%的用(250±50)mm/min速度。
2. 試驗環(huán)境
溫度:熱塑性塑料(25±2)℃,熱固性塑料(25±5)℃。濕度:相對濕度(65±5)%。
3. 將試樣置于環(huán)境中,使其表面盡可能暴露在環(huán)境里。不同厚度d的試樣處理時間如下:d<0.25mm的試樣不少于4h;O.25mm<d<2mm的試樣不少于8h;d>2mm的試樣不少于16h。
4. 測量試樣的厚度和寬度模塑試樣和板材試樣準確至0.05mm;片材試樣厚度O.01mm;薄膜試樣厚度0.O01mm;每個試樣在距標線距離內(nèi)測量三點,取算術平均值。
5. 測試伸長時應在試樣上被拉伸的平行部分作標線,此標線對測試結(jié)果不應有影響。
6. 用夾具夾持試樣時要使試樣縱軸方向中心與上、下夾具中心連線相重合,并且松緊適宜,不能使試樣在受力時滑脫或夾持過緊在夾口處損壞試樣。夾持薄膜試樣要求在夾具內(nèi)襯墊橡膠之類的彈性薄片。
7. 按所選擇的速度開動機器,進行拉伸試驗。
8. 試樣斷裂后讀取負荷及標距間伸長,或讀取屈服時的負荷。若試樣斷裂在標距以外的部位,則此次試驗作廢,另取試樣補做。
9. 測定模量時測定模量時可用1~5mm/min的拉伸速度,使樣品形量準確至0.01mm。記錄負荷及相應變形量,作應力—應變曲線。
四、影響拉伸檢測結(jié)果的六大因素
1. 試驗環(huán)境對塑料拉伸檢測的影響
GB/T8804中規(guī)定,實驗室環(huán)境溫度為(23±2)℃,相對濕度為(50±10)%。
熱塑性塑料的拉伸性能測試受溫度的影響比較大,往往溫度偏高,拉伸強度偏低,伸長率偏大,反之則相反。伴隨著溫度的逐漸上升,熱塑性塑料的拉伸性能也將逐漸由硬脆向粘強轉(zhuǎn)變,拉伸強度和拉伸彈性模量隨之變小,而斷裂伸長率將同步變大。
實驗相對濕度一般對吸水率比較大的塑料影響較大。一部分塑料吸水率增大以后,水分子在塑料中起到了偶聯(lián)劑和增韌劑的作用,從而影響該塑料的剛性和韌性。通過以上實踐可見,塑料的拉伸性能測試必須在恒溫恒濕條件下進行。
2. 材料試驗機對塑料拉伸檢測的影響
材料試驗機(又稱拉力機)的測力傳感器精度、速度控制精度、夾具同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等是材料試驗機影響拉伸試驗數(shù)據(jù)的主要因素。測力傳感器是材料試驗機的核心部件,它的精度直接影響到試驗數(shù)據(jù)和偏差大小。拉伸速度要求平穩(wěn)均勻,速度偏高或偏低都會影響拉伸結(jié)果。試驗機的同軸度不好,拉伸位移偏大,拉伸強度有時將受到影響,結(jié)果偏小。試驗數(shù)據(jù)采集的頻率也要適中,否則將影響到試驗數(shù)據(jù),峰值偏小。
3. 試樣的制備與處理對塑料拉伸檢測的影響
在做各種塑料試驗時,都要按標準制成樣 (依據(jù)GB/T8804與受試材料有關的部分制樣)。制樣方式有兩種:一是用原材料制樣,另一種是從制品上直接取樣。
用原材料制成試樣有幾種方法,包括模壓型、注塑成型、壓延成型或吹膜成型等,每種制樣過程都應符合相關的標準。但不同方法制樣的試驗數(shù)據(jù)不具備可比性。
同一種制樣方法,要求工藝參數(shù)(如模具結(jié)構(gòu)、成型溫度、成型壓力、冷卻速度等)和工藝過程也要相同,否則塑料的成型過程中的微觀結(jié)構(gòu)如結(jié)晶度、分子取向等將有較大變化,直接影響試驗數(shù)據(jù)。
4. 檢測操作過程對塑料拉伸檢測的影響
因為塑料屬于粘彈性材料,它的力松弛過程與變形速度緊密相關。應力松弛需要一個時間過程,當?shù)退倮鞎r,分子鏈來得及位移、重排,塑料呈現(xiàn)韌性行為,表現(xiàn)為拉伸強度減小,斷裂伸長率增大;高速拉伸時,分子鏈段的運動跟不上外力作用的速度,塑料呈現(xiàn)脆性行為,表現(xiàn)為拉伸強度增大,斷裂伸長率減小。只有拉伸速度相同時,試驗數(shù)據(jù)才具有可比性。對不熟悉的材料,正式測試之前要進行預測,以預知合適的負荷和速度等,為正式測試做好準備。
5. 數(shù)據(jù)處理對塑料拉伸檢測的影響
數(shù)據(jù)處理是整個試驗過程的一個重要環(huán)節(jié),因此與試驗結(jié)果的精確程度有著密切的關系?,F(xiàn)在的材料試驗機多數(shù)由計算機控制,數(shù)據(jù)處理已程序化,但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測試和計算。如試樣尺寸、位移變化、伸長率計算等。數(shù)據(jù)的處理采取四舍五入的原則,要以測量誤差為依據(jù),將測試得到的或計算得到的數(shù)據(jù)截取成所需要的位數(shù),對舍去的位數(shù)按四舍五入處理(或省略掉)。
6. 人員操作對塑料拉伸檢測的影響
人為因素涉及到取樣、制樣過程,試樣的處理,試驗過程,數(shù)據(jù)處理等。進行對比試驗,最好同一個人員操作,以保證得出正確的結(jié)論。適當進行重復實驗,取測試結(jié)果平均值以提高數(shù)據(jù)準確性。
五、總結(jié)
塑料的拉伸性能測試的準確性涉及到檢測設備、樣品制備、測試流程、數(shù)據(jù)分析等多個方面,必須嚴格按照相關標準進行整個測試過程才能保證數(shù)據(jù)的準確性和重復性。