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塑料力學性能測試

　　1、拉伸性能

　　定義：

　　在規定的試驗溫度、濕度及拉伸速度下，通過對塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷，使試樣產生形變直至材料破壞。記錄下試樣破壞時的最大負荷和對應的標線間距離的變化等情況，可繪制出應力-應變曲線。

　　影響因素：

　　(1)試樣的制備與處理

　　拉伸試驗要求做成啞鈴形試樣;

　　制樣方式有兩種：一是用原材料制樣;二是從制品上直接取樣。

　　用原材料制成試樣有幾種方法，包括模壓成型、注塑成型、壓延成型或吹膜成型等;

　　不同方法制樣的試驗結果不具備可比性;

　　同一種制樣方法，要求工藝參數和工藝過程也要相同;

　　試樣制備好后，要按GB/T 2918-1998標準，在恒溫恒濕條件下放置處理。

　　(2)材料試驗機

　　影響因素主要有：測力傳感器精度、速度控制精度、夾具、同軸度和數據采集頻率等。

　　測力傳感器一般要求傳感器的精度在0.5%以內。

　　拉伸速度要求平穩均勻，速度偏高或偏低都會影響拉伸結果。

　　試驗機的同軸度不好，拉伸位移將偏大，拉伸強度有時將受到影響，結果偏小。

　　(3)試驗環境

　　影響塑料拉伸試驗結果的因素主要是溫度和濕度。GB/T 2918-1998，標準實驗室環境溫度為(23±2)℃，相對濕度為45%~55%。

　　(4)操作過程

　　一般情況下，拉伸速度快，屈服應力和拉伸強度增大，而斷裂伸長率將減小。

　　高速拉伸時，分子鏈段的運動跟不上外力作用的速度，塑料呈現脆性行為，表現為拉伸強度增大，斷裂伸長率減小。

　　(5)數據處理

　　現在的材料試驗機多數由計算機控制，數據處理已程序化，但是有些數據還是依靠人為測試和計算的，如試樣尺寸、位移變化、伸長率計算及脫機試驗等。

　　2、彎曲性能

　　測定塑料彎曲性能采用的第一種方法是三點負載體系，第二種方法是四點負載體系。

　　影響因素：

　　(1)跨厚比

　　選擇跨厚比時必須綜合考慮剪力、支座水平推力以及壓頭壓痕等綜合影響因素。

　　(2)應變速率

　　在相同的試驗厚度下，跨度越大則應變速率越小;試驗速度越大則應變速率越大。

　　(3)加載壓頭圓弧和支座圓弧半徑

　　加載壓頭圓弧半徑過小，造成壓頭與試樣質檢不是線接觸，而是面接觸;若壓頭半徑過大，對于大跨度就會增加剪力的影響，容易產生剪切斷裂。

　　(4)溫度

　　彎曲強度都隨著溫度升高而下降，但下降程度各有不同。

　　(5)操作影響

　　試樣尺寸的測量、試樣跨度的調整、壓頭與試樣的線接觸和垂直狀況以及撓度值零點的調整。

　　3、壓縮性能

　　壓縮性能是描述材料在較低的壓縮負載和均勻加載速率下的行為。

　　壓縮性能包括彈性模量、屈服應力、屈服點以外的形變、壓縮強度、壓縮應變和細長比。

　　在實際應用中，壓縮負載并不總是瞬間加上的，因此，不考慮塑料的剛度和強度對時間依賴性的標準試驗結果，就不能作為設計零件的基礎。

　　試驗是把試樣置于試驗機的兩壓板之間，并在沿試樣兩個端部表面的主軸方向，以恒定速率施加一個可以測量的大小相等而方向相反的力，使試樣沿軸方向縮短，而徑向方向增大，產生壓縮形變，直至試樣破裂，屈服或試樣變形達到一預先規定的數為止。

　　影響因素：

　　(1)試樣材料：

　　例如材料內應力分布、材料結構、試樣的成型加工方式等;

　　(2)試驗條件：

　　例如試樣形狀、試樣尺寸、試驗機的上下壓板的表面粗糙度或摩擦力以及試驗速度等。

　　4、沖擊性能

　　沖擊試驗是用來評價材料在高速載荷狀態下的韌性或對斷裂的抵抗能力的試驗。

　　塑料材料的沖擊強度在工程應用上是一項重要的性能指標，它反映不同材料抵抗高速沖擊而致破壞的能力。

　　沖擊試驗可分為擺錘式(包括簡支梁和懸臂梁式)、落球(落錘)式和高速拉伸沖擊試驗等。

　　不同材料、不同用途制品可選擇不同的試驗方法。

　　擺錘式沖擊試驗包括簡支梁型和懸臂梁型。

　　這兩種方法都是將試樣放在沖擊機上規定位置，然后使擺錘自由落下，使試樣受到沖擊彎曲力而斷裂，試樣斷裂時單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即沖擊強度。

　　簡支梁沖擊試驗是擺錘打擊簡支梁試驗的中央;懸臂梁則是用擺錘打擊有缺口的懸臂梁的自由端。

　　影響因素：

　　(1)試樣制備

　　每種制樣過程都要符合相關標準，不同制樣方法不具有可比性。

　　(2)樣尺寸

　　規格要一致。不同加工方式加工的試樣，其測值不具可比性。

　　(3)試驗環境

　　沖擊強度值均隨溫度的降低而降低。濕度對某些塑料沖擊強度有影響。

　　(4)操作過程

　　如沖擊速度，沖擊擺錘刀口與試樣打擊面吻合。簡支梁沖擊試驗中，如果試樣與支架沒有貼緊，則容易產生多次沖擊使測試結果不準確。

　　(5)數據處理

　　數據處理與試驗結果的精確度有著密切關系。

　　5、硬度試驗

　　測定硬度的方法主要有三種類型：

　　(1)測定材料耐頂針壓入能力的試驗，如邵氏硬度(肖式硬度)、球壓痕硬度試驗等;

　　(2)測定材料對尖頭或其它材料的耐劃痕硬度試驗，如莫氏硬度(Mobs)等;

　　(3)測定材料回彈性的硬度試驗，如洛氏硬度，邵氏反彈硬度試驗等。

　　邵氏A型適用于軟質塑料及橡膠;邵氏C型和邵氏D型適用于較硬或硬質塑料和硫化橡膠。

　　球壓痕硬度實驗適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。

　　洛氏硬度實驗主要用于剛硬的工程塑料的硬度評價。

　　邵氏硬度：

　　將規定形狀的壓針，在標準的彈簧壓力下和規定的時間內，把壓針壓入試樣的深度轉換為硬度值，表示該試樣材料的邵氏硬度等級。

　　影響因素：

　　(1)試樣厚度：試樣過薄，將使測定的硬度值偏大。

　　(2)壓針：壓針端部形狀越平坦，測得的硬度值越大。

　　(3)溫度：測試溫度高，測得的硬度值低。

　　(4)讀數時間：隨讀數時間的增加而下降。

　　(5)測點間距離

　　洛氏硬度：

　　屬于靜載壓痕法硬度試驗，可用于軟的彈性體材料到較剛硬塑料的硬度值評價。

　　影響因素：

　　(1)試驗儀器的影響

　　(2)測試溫度的影響

　　(3)試樣厚度的影響

　　(4)主試驗力保持時間的影響

　　(5)讀數時間的影響

　　6、其他力學性能測試

　　(1)剪切試驗

　　剪切強度定義為在剪切應力作用下，使試樣移動部分與靜止部分呈*脫離狀態所需之大負荷。

　　影響因素：a：剪切速度：同一種材料隨著剪切試驗速度的增加，其剪切強度也增大。b：試樣厚度：材料在制造過程中，不可避免地會產生一些氣孔雜質或低分子物質等缺陷，試樣越厚，存在缺陷的概率也越高，因此一般試樣越厚其剪切強度值也越低。c：環境溫度：隨著溫度的升高，剪切強度明顯下降，且熱塑性材料較熱固性材料的影響更為明顯。

　　(2)蠕變及應力松弛試驗

　　蠕變試驗：試驗樣品使用相關材料標準或GB/T 1040.2-2006中規定的測定拉伸性能的試樣。

　　應力松弛試驗：在恒定形變下，物體的應力隨時間而逐漸衰減的現象稱為應力松弛;應力松弛是一種理論上類似于蠕變特點的松弛行為，塑料應力松弛程度依賴于應變、時間和溫度條件。

　　影響因素：

　　a溫度的影響：溫度越高，蠕變值和應力松弛值也越大。

　　b壓力的影響：增大壓力，降低分子鏈段的活動性，即降低了柔量。

　　c聚合物分子量的影響：分子量較小，熔融粘度與分子量成正比。

　　d交聯狀態的影響：交聯度提高，蠕變速率明顯下降。

　　e共聚和增塑作用的影響：共聚和增塑使蠕變和應力松弛曲線在溫度軸方向產生平移。

　　f結晶化的影響：結晶能大大減少蠕變或應力松弛。

　　g聚合物分子結構的影響：分子鏈愈柔曲，蠕變和應力松弛就愈明顯;相反，剛性分子鏈及鏈間作用力大的材料，蠕變及應力松弛就小。

　　(3)疲勞試驗