实验六 聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定.pptVIP

实验六 聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定 实验目的 通过实验了解聚合物材料拉伸强度及断裂伸长率的意义，熟悉它们的测试方法；并通过测试应力-应变曲线来判断不同聚合物材料的力学性能。 实验原理 为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力-应变曲线来进行描 述。这里所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。不同种类聚合物有不同的应力-应变曲线。 应力应变曲线 从曲线的形状以及δt 和 εt 的大小，可以看出材料的性能，并借以判断它的应用范围。如从δ 的大小，可以判断材料的强与弱；而从ε的大小，更正确的讲是从曲线下的面积大小，可判断材料的脆性与韧性。从微观结构看，在外力的作用下，聚合物产生大分子链的运动，包括分子内的键长、键角变化，分子链段的运动，以及分子间的相对位移。沿力方向的整体运动(伸长)是通过上述各种运动来达到的。由键长、键角产生的形变较小(普弹形变)，而链段运动和分子间的相对位移(塑性流动)产生的形变较大。材料在拉伸到破坏时，链段运动或分子位移所需要的能量，这些运动就能发生，形变就大，材料就韧。如果要使材料产生链段运动及分子位移所需要的负荷较大，材料就较强及硬。 对于结晶形聚合物，当结晶度非常高时(尤其当晶相为大的球晶时)，会出现现聚合物脆性断裂的特征。总之，当聚合物的结晶度增加时，模量将增加，屈服强度和断裂强度也增加，位屈服形变和断裂形变却减小。 聚合物晶相的形态和尺寸对材料性能影响也很大。同样的结晶度，如果晶相是由很大的球晶组成，则材料表现出低强度、高脆性倾向。如果晶相是由很多的微晶组成，则材料的性能有相反的特征。 另外，聚合物分子链间的公学交联对材料的力学性能也有很大的影响，这是因为有化学交联时，聚合物分子链之间不可能发生滑移，黏流态消失。当交联密度增加时，对于Tg 以上的橡胶态聚合物来说，其抗张强度增加，断裂伸长率下降。交联率很高时，聚合物成为三维网状链的刚硬结构。因此，只有在适当的交联度时抗张强度才有最大值 综上所述，材料的组成、化学结构及聚集态结构都会对应力与应变产生影响。 应力-应变实验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关，因此，应规定一定的测试条件。 实验仪器 采用济南天辰试验机制造有限公司产WDW-10A微机控制电子万能试验机。最大测量负荷10kN,速度0.01mm/min～500 mm/min，试验类型有拉伸、压缩、弯曲、剪切等。 WDW-10A微机控制电子万能试验机 试样制备 拉伸实验中所用的试样依据不同材料可按国家标准GB 1040---70加工成不同形状和尺寸。每组试样应不少与5个。试验前，需对试样的外观进行检查，试样应表面平整，无气泡、裂纹、分层和机械损伤等缺陷。另外，为了减小环境对试样性能的影响，应在测试前将试样在测试环境中放置一定时间，使试样与测试环境达到平衡。一般试样越厚，放置时间应越长，具体按国家标准规定。 取合格的试样进行编号，在试样中部量出10cm为有效段，做好记号。在有效段均匀取3点，测量试样的宽度和厚度，取算术平均值。对于压制、压注、层压板及其他板材测量精确到0.05mm;软片测量精确到0.01mm;薄膜测量精确到0.01mm。 实验步骤 1、接通试验机电源，预热30min。 2、选择试验方式(拉伸方式)和拉伸速度(拉伸速度应为使试样能在0.5~5min试验时间内断裂的最低速度。本实验试样为PET薄膜，可采用100mm/min的速度)。 3、分别调整试验机负荷测量单元和变形测量单元的零点，然后分别调整两个单元的标定值旋钮，使显示的标定值与原机标定值一致。 4、选择合适的夹具，按上、下键将上下夹具的距离调整到10cm。并调整自动定位螺丝将距离固定。 5、样品在上下夹具上夹牢。夹试样时，应试样的中心线与上下夹具中心线一致。 6、选择XY记录仪的量程，调整零点，打下记录笔。 7、按横显调零键，横梁位移复零。按仪器的上升(拉伸)键开始拉伸，接着按最大值保持键以记录最大拉伸力，同时在记录仪上画出载荷-变形曲线。 8、试样断裂时，位伸自动停止(如不能自动停止，则按下停止键)，从应力负荷/变形显示窗口读最大负荷值，从横梁位移窗口读拉伸伸长值。(如果试样破坏发生在明显内部缺陷处，或破坏发生在非有效部分，结果应予作废) 9、按下降键，使动横梁回复原来位置，重复5至8操作，测量下一个试样。