塑料拉伸试验

（一）实验目的
　 掌握塑料拉伸试验方法，了解机的基本结构和工作原理，并通过试样的拉伸应力—应变曲线和各试验数据来分析该材料的静态拉伸力学性能，对其拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率和弹性模量作出评价。
（二）实验原理
　 在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下，通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷，使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的zui大负荷和对应的标线间距离的变化情况。（在带微机处理器的电子拉力机上，只要输入试样的规格尺寸等有关数据和要求，在拉伸过程中，传感器把力值传给电脑，电脑通过处理，自动记录下应力—应变全过程的数据，并把应力—应变曲线和各测试数据通过打印机打印出来）。
（三）试验设备和拉伸试样
　 1．试验设备
　 （1）机械式拉力试验机
　 ①备有适应各型号试样的夹具。
　 ②夹具的移动速度应能多级或全程调速，以满足标准方法的需要。
　 ③试验数据示值应在每级表盘的10％～90％，但不小于试验zui大载荷的4％读取，示值的误差应在1％之内。
　 （2）带微机处理器的电子拉力机　 机械传动原理同机械式拉力机，但精密度高于普通机械式拉力机。当试样受载拉伸时，力值和材料的伸长率由传感器感量输入电脑，经电脑处理同时在屏幕上显示出来。每个试样试验结束，电脑自动记录全过程并存入硬盘，试验者需要哪一个试样的应力—应变曲线图，需要哪一个数据，随时可以从连接电脑的打印机上打印出来。
　 2．拉伸试样

　 （1）试样的形状和尺寸　 标准方法规定使用四种型号的试样。

　 （2）试样的选择
　 热固性模塑材料：用I型。
　 硬板材料：用Ⅱ型（可大于170mm）。
　 硬质、半硬质热塑性模塑材料：用2型，厚度d＝（4±0.2）mm。
　 软板、片材：用Ⅲ型，厚度d＜=2mm。
　 塑料薄膜：用Ⅳ型。
　 （3）对试样的要求：
　 ①试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层、无明显杂质和加工损伤等缺陷，有方向性差异的试片应沿纵横方向分别取样。
　 ②硬板厚度d＜10mm时，以原厚作为试样的厚度；当厚度d＞10mm时，应从一面机械加工成10mm。
　 ③测试弹性模量，用厚4～10mm的Ⅱ型试样或用长200mm、宽15mm的长条试样。
　 ④每组试样不少于5个。
（四）实验步骤
　 1．实验条件
　 （1）试验速度（空载）　 A：（10±5）mm／min，B：（50±5）mm／min，C：（100±10）mm／min或（250±50）mm／min。
　 ①热固性塑料、硬质热塑性塑料，用A速。
　 ②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料（如PP、PA等），用B速。
　 ③软板、片和薄膜用C速。相对伸长率＜100％的用（100±10）mm／min速度，相对伸长率＞100％的用（250±50）mm／min速度。
　 （2）测定模量时可用1～5mm／min的拉伸速度，其变形量应准确至0.01mm。
　 2．以机械式拉伸试验机为例：按GBl039—92标准方法的规定调节试验环境处理试样或GB/T1040为室温。
　 （1）试验环境　 温度：热塑性塑料（25±2）℃，热固性塑料（25±5） ℃。湿度：相对湿度（65±5）％。
　 （2）试样预处理　 将试样置于小的环境中，使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度d的试样处理时间如下：d＜0.25mm的试样不少于4h；O.25mm＜d＜2mm的试样不少于8h；d＞2mm的试样不少于16h。
　 （3）测量试样的厚度和宽度　 模塑试样和板材试样准确至0.05mm；片材试样厚度O.01mm；薄膜试样厚度0.O01mm；每个试样在距标线距离内测量三点，取算术平均值。
　 （4）测试伸长时　 应在试样上被拉伸的平行部分作标线，此标线对测试结果不应有影响。
　 （5）用夹具夹持试样时　 要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合，并且松紧适宜，不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。
　 （6）按所选择的速度? 开动机器，进行拉伸试验。
　 （7）试样断裂后　 读取负荷及标距间伸长，或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距外的部位，则此次试验作废，另取试样补做。
　 （8）测定模量时　 应记录负荷及相应变形量，作出应力—应变曲线。
（五）实验结果及数据处理
　 （1）拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以σt（MPa ＝1N／mm2）表示，按下式计算：
　 σt =F/b*d
　 式中　F—zui大负荷、断裂负荷、屈服负荷，N
　 　 　 b—试样宽度，mm
　 　 　 d—试样厚度，mm
　 （2）断裂伸长率εt （％）按下式计算：
　 εt ＝（G-G0）/G0×100％
　 式中　Go——试样原始标线间距离，mm
　 　 　 G——试样断裂时标线间距离，mm
　 （3）弹性模量以Et（N／mm2）表示。为了计算弹性模量，通常要作出应力—应变曲线，再从曲线的初始直线部分按下式计算弹性模量Et：
　 Et＝σ/ε
　 式中　 σ—应力，（N／mm2）
　 ε—应变，mm／mm
　 （4）实验数据的处理。
　 ①σt 取三位有效数字（薄膜取二位），εt 、Et取二位有效数字，以起码三个有效试验数据的算术平均值表示实验结果。
　 ②如果要求计算偏差值S，由下式进行计算：
　 S＝
　 式中　X——单个测定值
　 　 　 X—一组测定值的算术平均值
　 　 　 n——测定个数
（六）实验报告或实验记录的内容
　 （1）被测试材料的名称、规格、牌号、来源。
　 （2）试样的制备方法。
　 （3）试样的形状和尺寸。
　 （4）试样的预处理。
　 （5）试验的环境温度和湿度。
　 （6）试验机的型号。
　 （7）试验速度。
　 （8）试验有效试样的数量。
　 （9）拉伸屈服应力。
　 （10）拉伸断裂应力。
　 （11）拉伸强度。
　 （12）断裂伸长率。
　 （13）弹性模量。
　 （14）试验日期、人员。
（七）实验注意事项
　 （1）因试样的厚度及宽度对结果影响很大，同一种塑料若试样的尺寸不同，其拉伸强度试验结果有一定差异，所以在加工试样、测量试样尺寸时，特别要注意被测试样的尺寸和公差是否在标准所规定的范围内。注射模塑试样往往后收缩较大，被测部位若出现轻微缩痕影响平整度要注意多测几点，以得出其真实尺寸。
　 （2）用成型裁刀裁取试样，要注意经常检查裁刀锋利情况，刀刃曲线是否均匀、细直，稍有缺陷及时研磨或更换，试样的细微缺陷对拉伸试验结果影响极大。
　 （3）试验条件即温度、湿度和速度对试验结果也有较大的影响。往往温度偏高，拉伸强度偏低，伸长率偏大，反之规律相反。拉伸速度越快，伸长率越小，强度偏高。因此，试验前对试样的处理、试验环境条件以及试验速度的选择都要严格按标准规定进行。
　 （4）由于力学试验影响因素多，结果的重现性较差，要特别注意制样时方法、工艺、设备、工具的一致。做对比试验，同一人员操作，以保证得出正确的结论。
　 （5）对不熟悉的材料，正式测试之前要进行预测，以预知合适的负荷和速度等，为正式测试做好准备。
　 （6）日常对拉伸试验机等设备要注意保养、运转和校正，以保证实验时处于良好状态