《高分子材料加上实验》 实验三拉伸强度测定 一、目的和要求 1、熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作： 2、了解测试条件对测定结果的影响： 3、测定聚丙烯等材料的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率，并绘制应力一应变 曲线： 4、观察结晶性高聚物的拉伸特征： 5、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。 二、实验原理 1、应力一应变曲线 本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，于试样上沿纵轴方 向施加静态拉伸载荷，以测定塑料的力学性能。 拉伸实验是最常用的一种力学实验，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(·屈)，断裂强度(‘嘶)和断裂伸长率（断）等表征参数， 不同的高聚物、不同的测定条件，测得的应力一应变曲线是不同的。 结晶性高聚物的应力一应变曲线分三个区域如图1所示。 屈服点 断裂时伸长案 屈 断 服 4σ应 应 力 LAS- 应变/% 图1高聚物的应力 (1)0A段 曲线的起始部分，近乎是条直线，试样被均匀拉长，应变很小， 而应力增加很快，呈普弹变形，是由于分子的键长、键角以及原子间距离的改变 所引起的，其变形是可逆的，应力与应变之间服从虎克定律，即：。=Eε 式中 一一应力，MPa: E 一一应变，%： E一一弹性模量，MPa: A为屈服点，A点所对应力叫屈服应力(·屈)或屈服强度。 (2)BC段到达屈服点A后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象， 出现细颈部分的本质是分子在该处发生了取向的结晶，该处强度增大，故拉伸时 细颈不会再变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加上实验》 力几乎不变，而变形却增加很多。 (3)CD段被均匀拉细后的试样，再度变细即分子进一步取向，应力随应变 的增加而增大，直到断裂点D,试样被拉断，对于D点的应力称为强度极限，是 工程上重要指标，即抗拉伸强度或断裂强度·：。 2、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶段 (1)屈服区 曲线的起始部分近乎是条直线，试样被均匀拉长，应变很小，而应力增加很 快，呈普弹形变，服从虎克定律σ=Eε，应力随着应变增加而上升，这是因为 外力使键长键角以及原子间距离改变而使大分子间存在的大量物理交联点发生 形变所致，当外力解除后，这个形变可立即回复。 (2)屈服区 继续拉伸，曲线开始变弯，出现转折点为屈服点，这时材料进入了强迫高弹 形变阶段，外力使大分子链间旧有交联点遭到破坏。 (3)延伸区 材料屈服以后，再被拉伸，从曲线上可以看出应力基本不变，而形变很大， 这是由于在外力作用下，强迫大分子链运动，分子重新构象，而且运动的范围可 以很大，大分子链沿外力作用方向可能被拉直。 (4)增强区 随着拉伸过程的进行，取向拉直的大分子链之间断裂的物理交联点逐步增 加，若使材料再伸长，只有用更大的力才能使分子之间产生滑移，致使形变应力 重新增加，曲线急转向上，直至材料断裂。 3、影响高聚物机械强度的因素 (1)大分子链的主价链，分子间力以及高分子链的柔性等，是决定高聚物机 械强度的主要内在因素。 (2)在加工过程中所留下来的各种痕迹如成型制品表层及内部冷却速度不一 致，表面先凝固，内部仍处于高热状态，产生一种阻止表面形成完整表皮结构的 内应力，使得外表皮上出现许多龟裂，整个物体冷却后，这些龟裂以裂缝、结构 不均匀的细纹、凹陷、真空泡等形式留在制品表面或内层。此外，由于混料及塑 化不均，以及引进微小气泡或各种杂质等，这些隐患均成为制件强度的薄弱环节。 (3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强度有着非常重要的影响，塑料是 属于高弹性材料，它的力学松弛过程对拉伸速度和环境温度非常敏感。升高温度 使分子链段的热运动加强，松弛过程进行的较快，拉伸时表现较大的变形和较低 的强度：低速拉伸时，由于速度慢，外力作用持续的时间长，分子链来得及取向 位移，进行重排，所以，试样表现出较大的变形和较低的强度，因此，降低拉伸 速度和增加实验温度的结果是等效的。 三、实验步骤 1、试样的状态调节和实验环境按国标规定进行。 2、测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确至0.01mm。试样中间平行部分的 宽度，精确至0.05mm。每个试样测量三点，取算术平均值 3、在试样中间平行部分做标线示明标距，此标线对测试结果不应有影响。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加L工实验》 4、开机预检，机器运转是否正常。调节试样状态和实验环境。 5、根据检测要求更换合适夹具，如：拉伸、弯曲等：夹持试样，注意使试样纵 轴与上、下夹具中心连线相重合，并且要松紧适宜，以防止试样滑脱或断在夹具 内。 6、试验前，调整好限位档块。注意：不同实验，限位块位置不同，如：拉伸、 弯曲实验的限位挡块不同。切勿碰及上横梁和下机箱。 7、开启主机上电源开关，打开计算机测试软件。选择相应试验方式，设置系统 配置和实验条件，切勿超过极限负荷。 8、点击通讯联机，点击清零，启动上按钮或下按钮，选定速度进行实验，记录 数据。在切换上、下运行按钮时，应按停止“Stop”键。 9、试验结束，保存数据，打印报告或输出到Excel。记录屈服时的负荷，或断 裂负荷及标距间伸长，若试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废，另取试 样补做。 10、检查设备运转是否正常，退出程序，关闭计算机。 四、注意事项 1、开机前必须检查计算机与主机连接线：关机时，先关闭试验机电源，再关闭 线路总电源。 2、设备运行时不得擅自离岗。 3、维护每隔三个月加润滑油一次。 4、保持设备整洁。 五、思考题 1、分析试样断裂先内后外的原因？ 2、拉伸速度对测试结果有何影响？ 3、同样是PS材料，为什么测定的拉伸性能（强度、断裂伸长率、模量）有差异？ This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information