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一、拉伸性能測試的目的

  拉伸性能是通過試樣的拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線和各試驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析該材料的靜態(tài)拉伸力學(xué)性能，對(duì)其拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷裂伸長率和彈性模量作出評(píng)價(jià)。

  為了測定高聚物材料的基本性能，對(duì)材料施加壓力后，測出變形兩，求出應(yīng)力，應(yīng)力應(yīng)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(shí)的應(yīng)力與扭曲的計(jì)算方法即為拉伸試驗(yàn)。

      拉伸應(yīng)力：試片變性前，施加于單位面積上的拉伸力的大小

  伸長率：試片原來標(biāo)線間的長度因拉伸力的作用產(chǎn)生的變化

  屈服點(diǎn)：應(yīng)力應(yīng)變曲線中，即使荷重不會(huì)增加，伸長率也開始上升的時(shí)刻稱為屈服點(diǎn)

  拉伸模量：在變形率較低的區(qū)間，應(yīng)力與應(yīng)變通常呈直線變化的關(guān)系，此區(qū)間的應(yīng)力與應(yīng)變的比值（拉伸應(yīng)力/伸長率）被視為拉伸模量

  斷裂強(qiáng)度：指斷裂點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的拉伸力

  斷裂伸長率：指斷裂點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的伸長率

  拉伸強(qiáng)度：在屈服點(diǎn)的材料，拉伸強(qiáng)度是指屈服強(qiáng)度，不產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的材料。破壞強(qiáng)度即為其拉伸強(qiáng)度

二、拉力拉伸試驗(yàn)設(shè)備和拉伸試樣

1. 試驗(yàn)設(shè)備

  測試設(shè)備：電子萬能試驗(yàn)機(jī)，裝有能以一定速度移動(dòng)的夾具，此器材還適用于壓縮，彎曲、剪斷等測試。

2. 拉伸試樣

（1）試樣的形狀和尺寸標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定使用四種型號(hào)的試樣。

（2）試樣的選擇

熱固性模塑材料：用I型

硬板材料：用Ⅱ型（可大于170mm）

硬質(zhì)、半硬質(zhì)熱塑性模塑材料：用2型，厚度d＝（4±0.2）mm

軟板、片材：用Ⅲ型，厚度d＜=2mm

塑料薄膜：用Ⅳ型。

GB1040標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條及相關(guān)尺寸

3. 對(duì)試樣的要求

  試樣表面應(yīng)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(yīng)沿縱橫方向分別取樣。

  硬板厚度d＜10mm時(shí)，以原厚作為試樣的厚度；當(dāng)厚度d＞10mm時(shí)，應(yīng)從一面機(jī)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(gè)。

三、拉力拉伸實(shí)驗(yàn)中需要注意的細(xì)節(jié)

1. 試驗(yàn)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、PA等），用B速。

③ 軟板、片和薄膜用C速。相對(duì)伸長率＜100％的用（100±10）mm／min速度，相對(duì)伸長率＞100％的用（250±50）mm／min速度。

2. 試驗(yàn)環(huán)境　

溫度：熱塑性塑料（25±2）℃，熱固性塑料（25±5）℃。濕度：相對(duì)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(shí)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(zhǔn)確至0.05mm；片材試樣厚度O.01mm；薄膜試樣厚度0.O01mm；每個(gè)試樣在距標(biāo)線距離內(nèi)測量三點(diǎn)，取算術(shù)平均值。

5. 測試伸長時(shí)應(yīng)在試樣上被拉伸的平行部分作標(biāo)線，此標(biāo)線對(duì)測試結(jié)果不應(yīng)有影響。

6. 用夾具夾持試樣時(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)器，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

8. 試樣斷裂后讀取負(fù)荷及標(biāo)距間伸長，或讀取屈服時(shí)的負(fù)荷。若試樣斷裂在標(biāo)距以外的部位，則此次試驗(yàn)作廢，另取試樣補(bǔ)做。

9. 測定模量時(shí)測定模量時(shí)可用1～5mm／min的拉伸速度，使樣品形量準(zhǔn)確至0.01mm。記錄負(fù)荷及相應(yīng)變形量，作應(yīng)力—應(yīng)變曲線。

四、影響拉伸檢測結(jié)果的六大因素

1. 試驗(yàn)環(huán)境對(duì)塑料拉伸檢測的影響

    GB/T8804中規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為（23±2）℃，相對(duì)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(qiáng)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(qiáng)轉(zhuǎn)變，拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量隨之變小，而斷裂伸長率將同步變大。

 實(shí)驗(yàn)相對(duì)濕度一般對(duì)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(shí)踐可見，塑料的拉伸性能測試必須在恒溫恒濕條件下進(jìn)行。

2. 萬能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)塑料拉伸檢測的影響

     萬能材料試驗(yàn)機(jī)（又稱拉力機(jī)）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(yàn)機(jī)影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的主要因素。測力傳感器是材料試驗(yàn)機(jī)的核心部件，它的精度直接影響到試驗(yàn)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(huì)影響拉伸結(jié)果。試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好，拉伸位移偏大，拉伸強(qiáng)度有時(shí)將受到影響，結(jié)果偏小。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的頻率也要適中，否則將影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)，峰值偏小。

3. 試樣的制備與處理對(duì)塑料拉伸檢測的影響

     在做各種塑料試驗(yàn)時(shí)，都要按標(biāo)準(zhǔn)制成樣 (依據(jù)GB/T8804與受試材料有關(guān)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(yīng)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。但不同方法制樣的試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)。

4. 檢測操作過程對(duì)塑料拉伸檢測的影響

     因?yàn)樗芰蠈儆谡硰椥圆牧希牧λ沙谶^程與變形速度緊密相關(guān)。應(yīng)力松弛需要一個(gè)時(shí)間過程，當(dāng)?shù)退倮鞎r(shí)，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(qiáng)度減小，斷裂伸長率增大；高速拉伸時(shí)，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度增大，斷裂伸長率減小。只有拉伸速度相同時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)才具有可比性。對(duì)不熟悉的材料，正式測試之前要進(jìn)行預(yù)測，以預(yù)知合適的負(fù)荷和速度等，為正式測試做好準(zhǔn)備。

圖1 這種材料出現(xiàn)屈服并經(jīng)過屈服過度后，強(qiáng)度再次增強(qiáng)直至斷裂，因此拉伸強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度出現(xiàn)在同一點(diǎn)，與強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值為伸長率數(shù)值，屈服強(qiáng)度點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)數(shù)值為屈服伸長率數(shù)值。

圖2 這種材料出現(xiàn)屈服并經(jīng)過屈服過度后，強(qiáng)度不再增強(qiáng)（保持一固定強(qiáng)度或進(jìn)一步降低）直至斷裂，此種情況拉伸強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度不再是同一點(diǎn)，此過程拉伸強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度出現(xiàn)在同一點(diǎn)，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)的數(shù)值為拉伸伸長率和屈服伸長率的數(shù)值，這時(shí)斷裂強(qiáng)度數(shù)值小于拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度數(shù)值，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)數(shù)值為斷裂伸長率數(shù)值。

5. 數(shù)據(jù)處理對(duì)塑料拉伸檢測的影響

      數(shù)據(jù)處理是整個(gè)試驗(yàn)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此與試驗(yàn)結(jié)果的精確程度有著密切的關(guān)系。現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)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(jì)算。如試樣尺寸、位移變化、伸長率計(jì)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(jì)算得到的數(shù)據(jù)截取成所需要的位數(shù)，對(duì)舍去的位數(shù)按四舍五入處理（或省略掉）。

6. 人員操作對(duì)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(yàn)過程，數(shù)據(jù)處理等。進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最好同一個(gè)人員操作，以保證得出正確的結(jié)論。適當(dāng)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取測試結(jié)果平均值以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

五、總結(jié)

      塑料的拉伸性能測試的準(zhǔn)確性涉及到檢測設(shè)備、樣品制備、測試流程、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)方面，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整個(gè)測試過程才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。