试验材料热膨胀系数的测定.doc

目 录 实验1 材料拉伸性能 2 实验2 材料弯曲性能 5 实验3 材料介电常数测试 8 实验4 差热分析 11 实验5 热重分析 18 实验6 材料热膨胀系数的测定 25 实验7 材料硬度测试 27 实验8 材料冲击性能测试 34 实验9 材料透光性能测试 37 实验10 材料导热系数测定 41 实验11 材料的蠕变实验 46 实验12 材料气孔率与体积密度的测定 49 实验13 聚合物材料维卡软化点的测定 57 实验1 材料拉伸性能 一、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。 二、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应力；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。 从曲线的形状以及和σt 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σt的大小，可以判断材料的强与弱；而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大小，可判断材料的脆性与韧性。如果要使材料产生链段运动及分子位移所需的负荷较大，材料就较强及硬。 结晶型聚合物的应力—应变曲线与无定型聚合物的曲线是有差异的，它的典型曲线如图2所示。 微晶在点以后将出现取向或熔解，然后沿力场方向进行重排或重结晶，故σc称重点结晶强度，它同时也是材料“屈服”的反映。从宏观上看，材料在点将出现细颈，随着拉伸的进行，细颈不断发展，至点细颈发展完全，然后应力继续增大至点时，材料就断裂。 材料的组成、化学结构及聚态结构都会对应力与应变产生影响。归纳各种不同类聚合物的应力—应变曲线，主要有以下5种类型，如图3所示。 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。 三、实验仪器 WDW1020型电子万能试验机 四、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GB1040—70加工成不同形状和尺寸。每组试样应不少于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。 五、试验步骤 （1）将合格试样编号，并在试样平行部分划二标线（即标距），测量试样工作段任意三处宽度和厚度，取其平均值。 （2）安装拉伸试验用夹具。 （3）调整引伸计标距至规定值。 （4）装夹试样，要使试样纵轴与上下夹头的中心线重合。 （5）在工作段装夹大变形引伸计，使引伸计中心线与上下夹头的中心线重合。 （6）录入试样信息并按照标准设置试验条件。 （7）联机。检查屏幕显示的试验信息是否正确，如有不适之处进行修改，然后对负荷清零、轴向变形清零、位移清零。按“试验开始”键，进行试验，横梁以设定的速度开始移动，同时屏幕显示出试验曲线（根据需要可随时打开想要观察的曲线，如：应力—应变曲线、负荷—变形曲线等多种曲线），观察试样直到被拉断为止，按“试验结束”键，结束试验。 （8）按“数据管理”键，查看试验结果。 思考题： 影响拉伸强度的因素有哪些？ 在拉伸实验中，如何测定模量？ 实验2 材料弯曲性能 一、实验目的 了解聚合物材料弯曲强度的意义和测试方法，掌握用电子万能试验机测试聚合物材料弯曲性能的实验技术。 二、实验原理 弯曲是试样在弯曲应力作用下的形变行为。弯曲负载所产生的应力是压缩应力和拉伸应力的组合，其作用情况见图1所示。表征弯曲形变行为的指标有弯曲应力、弯曲强度、弯曲模量及挠度等。 弯曲强度σf，也称挠曲强度（单位MPa），是试样在弯曲负荷下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力。挠度S是指试样弯曲过程中，试样跨距中心的顶面或底面偏离原始位置的距离（mm）。弯曲应变εf是试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比值或百分数表示。挠度和应变的关系为：S=εf L2/6h（为试样跨度，为试样厚度）。 当试样弯曲形变产生断裂时，材料的极限弯曲强度就是弯曲强度，但是，有些聚合物在发生很大的形变时也不发生破坏或断裂，这样就不能测定其极限弯曲强度，这时，通常是以试样外层纤维的最大应变达到5 %时的应力作为弯曲屈服强度。 与拉伸试验相比，弯曲试验有以下优点。假如有一种用做梁的材料可能在弯曲时破坏，那么对于设计或确定技术特性来说，弯曲试验要比拉伸试验更适用。制备没有残余应变的弯曲试样是比较容易的，但在拉伸试样中试样的校直就比较困难。弯曲试验的另一优点是在小应变下，实际的形变测量大的足以精确进行。 弯曲性能测试有以下主要影响因素： 试