实验二十二 塑料常规力学性能测试

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1、实验二十二塑料常规力学性能测试本实验包括：拉伸试验，压缩试验，静弯曲试验，剪切试验，冲击试验。概述一、测试标准方法聚合物材料日新月异，种类繁多，根据其用途和力学状态，人们通常把它们分为塑料、橡胶、纤维三大类合成材料。各类材料的性能要求、测试方法都不尽相同。我们这里只介绍应用最广的塑料类聚合物材料的一些常规力学性能的通用测试方法。这些方法操作简单，技术条件有严格的统一规定，测试较快。其结果可作为不同材料的质量比较，生产上的品质控制和质量验收的依据，有的还可以作为应用中使用性能指标和工程设计的数据。为了测试数据

2、相比，要求测试方法的技术条件和操作方法统一化、标准化、设备仪器定型化。根据这些方法的完善程度，国内外均分别划分为内部标准方法、企业标准方法、部（或局）标准方法和国家标准方法，甚至还有国际标准方法。塑料类聚合物材料的常规力学性能测试方法在我国已逐步建立起了一套原化学工业部标准方法均须有关负责部门审查标准公布方才有效，国家标准由中华人民共和国龟甲标准总局审定发布。二、影响测试结果的一些因素影响塑料测试结果的因素很多，由内在因素也有外在因素。内在因素如：材料本身分子量的大小及分布不同，结构规整性，取向和结晶程度各

3、异，内在存在的各种缺陷的多寡等。外部因素如：试样在制备过程中加工条件的差别所引起的应力分布，机械缺陷等。试验过程中温度、湿度的变化等等。从测试角度来说，我们主要考虑与测试结果精度有关的因素。这类因素也很多，如拉伸等试验中作用力速度即拉伸速度等，都必须严格控制没，否否则结果不能重复也不可比，给数据的分析、取用带来麻烦甚至可靠性也值得怀疑。因此，各项测试都必须合理地规定技术条件，严格操作，使各种影响结果的因素所造成的误差趋于最小，这就是要制定标准试验方法的原因。由于下列每种试验方法的影响因素还将分别讨论，这里仅

4、就力学性能测试中共同的影响因素简单讨论一下。（一）试样1、试样制备制备试样一般有两个途径：（1）从板、片、棒等制成品或半制成品上合理地切取材料，经一定的机械加工质量关系很大。加工中出现的表面粗糙、局部崩裂、明显刀痕或由于塑料异热导热性差引起的切削加工局部受热造成的缺陷等都会严重影响测试结果。因此，对有限缺陷的试样应进行打磨修整，修整后仍有明显缺陷的试样不应取用。（2）粉、粒料经模塑成型为标准尺寸试样。这种试样的测试结果与模塑成型的方法（注射成型、模压成型及模压烧结成型等）、成型温度、成型压力、冷却速度及退火

5、、淬火等后处理条件都有关系。如聚四氟乙烯制品大都由烧结温度的影响。如图26-1所示，不同温度下烧结的聚四氟乙烯的应力－应变曲线有很大的差别。又如聚碳酸脂的机械性能不仅与成型温度有关（若温度超过310oC）其拉伸强度明显下降，如图26-2所示，而且与成型后的热处理（退火，以便消除冷却时内外冷却速度不一致而引起的内应力集中）时间长短有关，如图26-3所示。另外，特别要注意的时树脂中如含有较多水份、溶剂等易挥发性物质时，在成型时的高温下变成的气体若不能排出，在式样中形成气泡就会造成“致命”缺陷。这样的试样根本部能

6、用于性能测试。因此在许多产品标准中还注明了成型条件。2、试样尺寸在测试标准方法中大都规定了标准试样的严格尺寸，这样才能够使同一材料的测试结果不会因尺寸不同而影响重复性，也为了不同材料的测试结果有可比性。为什么要做这样的规定呢？这是因为同一种材料不同尺寸的试样也会严重影响测试结果，这种现象叫做“尺寸效应”。如图26-4、图26-5所示，聚乙烯与聚氯乙稀试样除厚度外其它尺寸形状都相同，其结果却相差很大，聚氯乙稀样品厚度为0.5毫米和3毫米时其拉伸强度的相对误差竟达40％，可见影响之大。同样，试样的有效段宽度也会

7、使测试结果产生相当的偏离。“尺寸效应”的根源主要是试样自身的微观缺陷和微观不同性。微观缺陷指试样在制备过程中受热、力或其它因素作用而产生的微隙缝（特别是表面）。微观不同性指标结构上存在的差异或不均匀性（结晶、取向，分子量不同的微区域）。任何材料中都会存在不同数目和不同严重程度的各种缺陷，其中最大的“致命”缺陷决定试样的测试结果，而试样体积会表面愈大，存在“致命”缺陷的几率就愈大。因此从理论上讲，大试样的测试结果会比小试样的结果偏低。当然，如果小试样上也存在明显的“致命”缺陷，那单位体积的表面层缺陷也许会比大

8、试样还多得多，这样就会出相反的结果。为了消除尺寸效应对测试结果的影响，所以必须在标准试验方法中规定严格的标准试样尺寸。3、试样的预处理测试结果与外界条件对试样的影响也有较大的关系，其中主要是环境温度、湿度和放置时间。这些因素可以引起试样分子形态的变化和内部应力的消存等。一般来说，分子中有极性基团的聚合物对湿度较敏感，而耐热性差的聚合物对温度较敏感。试样放置时间长，其内部在制作过程中遗留下来的残余应力就小。这些因素