实验六聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定-山东轻 课件.ppt

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1、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

2、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

3、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

4、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～500mm/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GB1040---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

5、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

6、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

7、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。数据处理1、断裂强度δt的计算δt=[P/(bd)]X104(Pa)式中P-----最大破坏载荷，N；b-----试样宽度，cm；d-----试样厚度，cm。2、断裂伸长率εt的计算εt=[(L-L0)/L0X100%式中L0-----试样的初始标线间的有效距离，cm;L-------试样断裂时标线

8、间的有效距离，cm.注意事项为了仪器的安全，测试前应根据自己试样的长短，设置动横梁上下移动的极