關(guān)于塑料拉伸性能測(cè)定技術(shù)論文

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，塑料制品已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)民生產(chǎn)和生活的各個(gè)層面[1]，下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的關(guān)于塑料拉伸性能測(cè)定技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!

　　關(guān)于塑料拉伸性能測(cè)定技術(shù)論文篇一

　　拉伸速度對(duì)塑料拉伸屈服應(yīng)力的影響

　　[摘 要]本文采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-2006對(duì)聚丙烯樹(shù)脂進(jìn)行了拉伸屈服應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)，研究不同拉伸速度下的拉伸屈服應(yīng)力，并確定了最佳的拉伸實(shí)驗(yàn)速度為50 mm/min。同時(shí)對(duì)比了實(shí)驗(yàn)樣條進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)和未進(jìn)行狀態(tài)的拉伸屈服應(yīng)力的差距。

　　[關(guān)鍵詞]拉伸屈服應(yīng)力 實(shí)驗(yàn)速度 狀態(tài)調(diào)節(jié)

　　中圖分類號(hào)：U958 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2015)22-0278-02

　　1.前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是聚烯烴工業(yè)的發(fā)展，塑料制品已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)民生產(chǎn)和生活的各個(gè)層面[1]，那么對(duì)塑料的各種性能進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試就顯得非常重要，根據(jù)不同測(cè)試項(xiàng)目的結(jié)果可以判定該種塑料適合用于生產(chǎn)哪種類型的產(chǎn)品。其中力學(xué)性能是一個(gè)很重要的方面，包括拉伸、彎曲、沖擊、壓縮、撕裂性能等。而影響塑料拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果的因素有很多，內(nèi)在因素有塑料組分變化、分子量大小及分布、分子結(jié)構(gòu)、分子取向程度和內(nèi)部缺陷等，外在原因有試驗(yàn)儀器、試樣的制備與處理、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)參數(shù)、操作過(guò)程、數(shù)據(jù)處理和人為因素等[2]。

　　力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)材料最重要的使用性能，拉伸實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用最廣泛也是最基礎(chǔ)的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法。拉伸性能會(huì)隨著樣品厚度、制備方法、試驗(yàn)速度、夾具種類和拉伸度測(cè)量方法等因素的變化而變化[3]。對(duì)于不同的材料，試驗(yàn)速度對(duì)性能的影響不同，鋁及其合金受拉伸速度的影響較小，軟鋼、不銹鋼受拉伸速度的影響較大，試驗(yàn)速度增加，則強(qiáng)度性能指標(biāo)升高，延伸性能指標(biāo)降低;反之，強(qiáng)度性能與延伸性能指標(biāo)的變化與上述相反[4]，而聚烯烴樹(shù)脂的拉伸性能受拉伸速度的影響特別大，尤其是對(duì)拉伸屈服應(yīng)力的影響最大，這是因?yàn)樗芰蠈儆谡硰椥圆牧希鋺?yīng)力松弛過(guò)程與變形速率緊密相關(guān)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程。

　　從分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理角度來(lái)說(shuō)，聚合物的拉伸過(guò)程包括彈性形變、屈服、應(yīng)變軟化、冷拉、應(yīng)變硬化和斷裂。屈服即是在應(yīng)力作用下鏈段開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殒湺芜\(yùn)動(dòng)是松弛過(guò)程，外力的作用使松弛時(shí)間下降，若鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間與外力作用速度相適應(yīng)，材料在斷裂前可發(fā)生屈服，出現(xiàn)強(qiáng)迫高彈性，則表現(xiàn)為韌性斷裂。若外力作用時(shí)間短，鏈段的松弛跟不上外力作用速度，為是材料屈服需要更大的外力，材料的屈服強(qiáng)度提高，材料在斷裂前不發(fā)生屈服，則表現(xiàn)為脆性斷裂。本文即主要研究實(shí)驗(yàn)速度對(duì)拉伸屈服應(yīng)力的影響。

　　在材料拉伸或壓縮過(guò)程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，應(yīng)力有微小的增加，而應(yīng)變卻急劇增長(zhǎng)的現(xiàn)象，稱為屈服，使材料發(fā)生屈服時(shí)的正應(yīng)力就是材料的屈服應(yīng)力。

　　根據(jù)拉伸試驗(yàn)測(cè)出的應(yīng)力、應(yīng)變對(duì)應(yīng)值，可繪制應(yīng)力一應(yīng)變曲線。從曲線上可得到材料的各項(xiàng)拉伸性能指標(biāo)值。曲線下方所包括的面積代表材料的拉伸破壞能。它與材料的強(qiáng)度和韌性相關(guān)。強(qiáng)而韌的材料 ，拉伸破壞能大 ，使用性能也佳。不同類型的高分子材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是不同，拉伸屈服應(yīng)力的大小也不一樣。典型的聚合物拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖1所示。

　　在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上，以屈服點(diǎn)為界劃分為兩個(gè)區(qū)域。屈服點(diǎn)之前是彈性區(qū)，即除去應(yīng)力后材料能恢復(fù)原狀，并在大部分該區(qū)域內(nèi)符合虎克定律。屈服點(diǎn)之后是塑性區(qū)，即材料產(chǎn)生永久性變形，不再恢復(fù)原狀。

　　根據(jù)拉伸過(guò)程中屈服點(diǎn)的表現(xiàn)，伸長(zhǎng)率的大小以及其斷裂情況，應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致可分為如圖2所示的五種類型：①軟而弱;②硬而脆;③硬而強(qiáng);④軟而強(qiáng);⑤硬而韌。

　　所謂的“軟”和“硬”是用于區(qū)分模量的低或高，“弱”和“強(qiáng)”是指強(qiáng)度的大小，“脆”是指無(wú)屈服現(xiàn)象而且斷裂伸長(zhǎng)很小，“韌”是指斷裂伸長(zhǎng)和斷裂應(yīng)力都較高的情況。聚丙烯樹(shù)脂和聚乙烯樹(shù)脂就屬于韌性材料，它們的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線就是圖2中的第5種。從圖2可以看出并不是所有的聚合物都有屈服點(diǎn)的，這也就說(shuō)明不同類型的聚合物其拉伸屈服應(yīng)力是不同的，有的甚至沒(méi)用拉伸屈服應(yīng)力。

　　2.實(shí)驗(yàn)方法

　　2.1 樣品制備

　　本實(shí)驗(yàn)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-2006[5]的要求對(duì)聚丙烯樹(shù)脂進(jìn)行了拉伸屈服應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所用的原料是神華包頭煤化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚丙烯粒料，牌號(hào)是L5E89。樣品制備所用的儀器是克勞斯瑪菲注塑機(jī)，注塑溫度為230℃，模溫機(jī)溫度是40℃，保壓壓力是60巴，保壓時(shí)間是30秒，冷卻時(shí)間是25秒。所用的模具是P003955/06。注塑成型的樣品的尺寸是150 mm×10mm×4mm(平均值)，屬于GB/T1040-2006中的Ⅰ型試樣。對(duì)注塑成型的樣條進(jìn)行嚴(yán)格的挑選，保證樣條的表面和邊緣無(wú)劃痕、黑點(diǎn)、空洞、凹陷和毛刺，樣條應(yīng)無(wú)扭曲，相鄰的平面要相互垂直。樣條的數(shù)量要足夠多，保證每種試驗(yàn)參數(shù)下至少有10個(gè)合格的樣條來(lái)進(jìn)行平行試驗(yàn)。

　　2.2 樣品進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)

　　按照GB/T2918-1998[6]規(guī)定，將樣品放在23℃，相對(duì)濕度為50%RH的恒溫恒濕箱內(nèi)狀態(tài)調(diào)節(jié)48小時(shí)后再進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

　　2.3 樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)

　　拉伸實(shí)驗(yàn)所用的儀器是美國(guó)Instron公司的Bluehill萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，根據(jù)GB/T 1040-2006，熱塑性增強(qiáng)塑料的實(shí)驗(yàn)速度有B、C、D、E、F，即2 mm/min、5 mm/min 10 mm/min、20 mm/min 和50 mm/min，每種速度下都測(cè)試了10個(gè)樣條，而且測(cè)試時(shí)操作方法要保持一致。測(cè)試前用游標(biāo)卡尺在樣條中心位置附近取三個(gè)點(diǎn)準(zhǔn)確測(cè)得樣條的寬度，取其平均值作為最終代入計(jì)算的數(shù)值，用測(cè)厚儀在樣條中心位置附近取三個(gè)點(diǎn)準(zhǔn)確測(cè)得樣條的厚度，取其平均值作為最終代入計(jì)算的數(shù)值。在夾持樣條時(shí)為了保證結(jié)果的平行性，要求樣條上面有數(shù)字的一面正對(duì)著操作者，樣條的切口端朝下。在樣條的同一位置畫(huà)好標(biāo)線以保證每個(gè)樣條的夾持位置是一致的。將樣條放到夾具中時(shí)，要保證使樣條的長(zhǎng)軸線與試驗(yàn)機(jī)軸線在同一條直線上。從試驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)在拉伸速度為2 mm/min和5 mm/min時(shí)，樣品未被拉斷，而且結(jié)果差距很大，故將這兩個(gè)速度下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果舍去，不參與討論。 　　3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

　　3.1 速度對(duì)拉伸屈服應(yīng)力的影響

　　不同實(shí)驗(yàn)速度下的拉伸屈服應(yīng)力見(jiàn)表1。

　　每種實(shí)驗(yàn)速度下測(cè)試了15個(gè)樣品，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差比較大的舍棄，最終選取重復(fù)性很好的10個(gè)結(jié)果進(jìn)行討論，上述條件下的結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為：1.11%，0.60%和0.59%，均小于5%，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可取的。綜上所述，隨著拉伸速度的增加，樣品的拉伸屈服應(yīng)力是逐漸增加的。對(duì)于GB/T1040-2006中的Ⅰ型試樣來(lái)說(shuō)，最佳的拉伸速度是50 mm/min。

　　3.2 狀態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)拉伸屈服應(yīng)力的影響

　　未進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)和進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的樣品的拉伸屈服應(yīng)力見(jiàn)表2。

　　根據(jù)GB/T2918-1998規(guī)定，將樣品放在23℃，相對(duì)濕度為50%RH的恒溫恒濕箱內(nèi)狀態(tài)調(diào)節(jié)48小時(shí)。實(shí)驗(yàn)速度為20 mm/min和50 mm/min。每種測(cè)試條件下均測(cè)試了10個(gè)樣品，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差比較大的舍棄，最終選取重復(fù)性很好的5個(gè)結(jié)果進(jìn)行討論，上述條件下的結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為：0.96%，0.50%，0.79%和0.67%，均小于5%，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可信的。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，狀態(tài)調(diào)節(jié)后的樣品的拉伸屈服應(yīng)力明顯的比為進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的樣品的拉伸屈服應(yīng)力要大。

　　4.結(jié)論

　　相同條件下，拉伸速度越大，樣品的拉伸屈服應(yīng)力越大。對(duì)于GB/T1040-2006中的Ⅰ型試樣來(lái)說(shuō)，最佳的拉伸速度是50 mm/min。樣品經(jīng)過(guò)狀態(tài)調(diào)節(jié)后其拉伸屈服應(yīng)力增大。

　　對(duì)于本公司生產(chǎn)的聚丙烯樹(shù)脂的拉伸性能測(cè)試，要求拉伸實(shí)驗(yàn)的樣條應(yīng)該在注塑成型后進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)48小時(shí)后再進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的最佳速度為50 mm/min。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 周祥興，郁文娟，張惠曦等.實(shí)用塑料包裝制品手冊(cè).中國(guó)工業(yè)出版社，2000.

　　[2] 張懷志，閻功臣，景麗榮等.影響塑料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素.工程塑料應(yīng)用，2005年，第33卷，第10期.

　　[3] 王超先，蔡春飛.塑料拉伸屈服應(yīng)力不確定度的評(píng)定.理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2004，7(40)：341-343.

　　[4] 陸文華.影響拉伸試驗(yàn)結(jié)果的主要因素，廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004年12月第4期.

　　[5] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布.GB/T1040-2006塑料 拉伸性能的測(cè)定[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

　　[6] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布.GB/T2918-1998塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

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