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聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定实验报告

1. 实验目的

（1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件和测试原理。

（2）掌握测定聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定方法。

（3）考察拉伸速度对聚合物力学性能的影响。

2. 实验原理

拉伸试验是在规定的试验温度、试验速度和湿度条件下，对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止。基本公式：

（2－1）

（2－2）

（2－3）

式中，伸长率即应变；为应力；为样品某时刻的伸长；为初始长度；为初始横截面积；为拉伸力；为拉伸模量。

3. 拉伸样条

试样形状拉伸试样共有4种类型：Ⅰ型试验样(双铲型)，见图2－1（a），II型试样(哑铃型)，见图2－1(b)，III型试样(8字型)，见图2－1(c)，IV型试样(长条型)，见图2－1(d)。

图2－1(a) I型试样图2－1(b) II型试样

图2－1(c) III 型试样图2－(d) IV型试样

不同类型的试样有不同的尺寸公差，具体见表2－1、表2－2、表2－3和表2－4。

表2－1 I型试样公差尺寸

物理量	名称	尺寸/mm	公差/mm
L	总长度（最小）	150	-
H	夹具间距离	115	±5.0
C	中间平行部分长度	60	±0.5
G0 指数分布	标距（或有效部分）	50	±0.5
W	端部宽度	20	±0.2
D	厚度	4	-
B	中间平行部分宽度	10	±0.2
R	半径（最小）	60	-

表2－2 II型试样公差尺寸

物理量网络家庭	名称	尺寸/mm	公差/mm
L	总长度（最小）	110	-
C	中间平行部分长度	9.5	±2.0
d0	中间平行部分厚度	3.2
d1	端部厚度	6.5
W	端部宽度	45	-
b	中间平行部分宽度	25	±0.4
R0	端部半径	6.5	±1.0
R1	表面半径	75	±2.0
R2	侧面半径	75	±2.0

表2－3 III型试样公差尺寸

通信网络安全物理量	名称	尺寸/mm	公差/mm
L	总长度（最小）	115	-
H	夹具间距离	80	±5.0
C	中间平行部分长度	33	±2.0
G0	标距（或有效部分）	25	±0.2
W	端部宽度	25	±0.2
d	厚度	2	-
b	中间平行部分宽度	6	±0.2
R0	小半径	14	±0.2
R1	大半径	25	±0.2

表2－4 IV型试样公差尺寸

斑蟊南京四开电子企业有限公司

物理量	名称	尺寸/mm	公差/mm
L	总长度（最小）	250	-
H	夹具间距离	170	±5.0
G0	标距（或有效部分）	100	±0.5
W	宽度	25	±0.5
L1	加强片间长度	150	±5.0
L2	加强片最小长度	50	-
d0	厚度	2～10	-
d1	加强片厚度	3～10	-
D2	加强片	the creep 5o～30o	-
θ	加强片角度	-	-

聚合物的拉伸性能可通过其应力－应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力－应变曲线如图2－1（左）所示。在应力－应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力－应变曲线大致可分为如图2－2（右）所示的五种类型：①软而弱；②硬而脆；③硬而强；④软而强；⑤硬而韧。

图2－2 五种典型聚合物拉伸应力－应变曲线

1－软而弱；2－硬而脆；3－硬而强；4－软而强；5－硬而韧

本实验在不同应变速度下测定聚合物样条的应力－应变曲线。

4. 实验步骤

（1）试样准备

用注射等方法和裁切方法事先制好标准拉伸样条。

塑料属于粘弹材料，它的应力松弛过程与变形速率密切相关，应力松弛需要一个时间过程。当低速拉伸时，分子链来得及位移、重排，呈现韧性行为，表现为拉伸强度减少，而断裂伸长率增大。高速拉伸时，高分子链段的运动跟不上外力作用速度，呈现脆性行为，表现为拉伸强度增加，断裂伸长率减少。由于塑料品种繁多，不同品种的塑料对拉伸速度的敏感程度不同。硬而脆的塑料对拉伸比较敏感，一般采用较低的拉伸速度。韧性塑料对拉伸速度的敏感性较小，一般采用较高的拉伸速度。

（2）实验过程

1）用游标卡尺测每块试片的宽度和厚度。

2）调换和安装拉伸试验用夹具，将试片放入夹具。

3）设定试验条件如：试验方式、试验速度等等。

4）键入试样参数如：试样名称、编号、样品厚度、宽度，样品标定线间距。

5）检查屏幕显示的试验条件、试样参数。如有不适合之处可以修改。确认无误后，开始试验。横梁以设定的速度开始移动，同时数据采集系统也开始工作，扫描出载荷－伸长曲线，直到拉断为止。

6）重复（2）～（5），试验其余试片。

7）改变拉伸速度，测试样品的力学强度。

5. 实验数据处理

请设计实验的数据记录表格

6. 问题与讨论

（1）改变试样的拉伸速度对试验产生什么影响？

（2）解释为什么要重复多个（3-5个）试样？

（3）如果测定线性和支化聚乙烯，可以从哪些方面来研究他们之间的性能的差异？

本文发布于:2024-09-22 06:47:28，感谢您对本站的认可！

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