1拉伸性能

定義：

在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度及拉伸速度下，通過(guò)對(duì)塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷，使試樣產(chǎn)生形變直至材料破壞。記錄下試樣破壞時(shí)的較大負(fù)荷和對(duì)應(yīng)的標(biāo)線間距離的變化等情況，可繪制出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

影響因素： 

(1)試樣的制備與處理

  拉伸試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果不具備可比性;

  同一種制樣方法，要求工藝參數(shù)和工藝過(guò)程也要相同;

  試樣制備好后，要按GB/T 2918-2018標(biāo)準(zhǔn)，在恒溫恒濕條件下放置處理。

(2)材料試驗(yàn)機(jī)

影響因素主要有：測(cè)力傳感器精度、速度控制精度、夾具、同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等。

測(cè)力傳感器一般要求傳感器的精度在0.5 %以內(nèi)。

拉伸速度要求平穩(wěn)均勻，速度偏高或偏低都會(huì)影響拉伸結(jié)果。

試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好，拉伸位移將偏大，拉伸強(qiáng)度有時(shí)將受到影響，結(jié)果偏小。

(3)試驗(yàn)環(huán)境

  影響塑料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素主要是溫度和濕度。GB/T  2918-2018，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為23℃，相對(duì)濕度為45%~55%。

(4)操作過(guò)程

  一般情況下，拉伸速度快，屈服應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度加大，而斷裂伸長(zhǎng)率將減小。

  高速拉伸時(shí)，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用的速度，塑料呈現(xiàn)脆性行為，表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度加大，斷裂伸長(zhǎng)率減小。

(5)數(shù)據(jù)處理

  現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制，數(shù)據(jù)處理已程序化，但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測(cè)試和計(jì)算的，如試樣尺寸、位移變化、伸長(zhǎng)率計(jì)算及脫機(jī)試驗(yàn)等。  

2彎曲性能

  測(cè)定塑料彎曲性能采用的首種方法是三點(diǎn)負(fù)載體系，第 2種方法是四點(diǎn)負(fù)載體系。

影響因素：

(1)跨厚比

  選擇跨厚比時(shí)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(yīng)變速率

  在相同的試驗(yàn)厚度下，跨度越大則應(yīng)變速率越大;試驗(yàn)速度越大則應(yīng)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(guò)小，造成壓頭與試樣質(zhì)檢不是線接觸，而是面接觸;若壓頭半徑過(guò)大，對(duì)于大跨度就會(huì)增加剪力的影響，容易產(chǎn)生剪切斷裂。

(4)溫度

  彎曲強(qiáng)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(cè)量、試樣跨度的調(diào)整、壓頭與試樣的線接觸和垂直狀況以及撓度值零點(diǎn)的調(diào)整。

3壓縮性能

壓縮性能是描述材料在較低的壓縮負(fù)載和勻速加載速率下的行為

壓縮性能包括彈性模量、屈服應(yīng)力、屈服點(diǎn)以的形變、壓縮強(qiáng)度、壓縮應(yīng)變和細(xì)長(zhǎng)比

在實(shí)際應(yīng)用中，壓縮負(fù)載并不總是瞬間加上的，因此，不考慮塑料的剛度和強(qiáng)度對(duì)時(shí)間依賴性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果，就不能作為設(shè)計(jì)零件的基礎(chǔ)。

試驗(yàn)是把試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩壓板之間，并在沿試樣兩個(gè)端部表面的主軸方向，以恒定速率施加一個(gè)可以測(cè)量的大小相等而方向相反的力，使試樣沿軸方向縮短，而徑向方向加大，產(chǎn)生壓縮形變，直至試樣破裂，屈服或試樣變形達(dá)到一預(yù)先規(guī)定的數(shù)為止。

影響因素：

(1)試樣材料：

  例如材料內(nèi)應(yīng)力分布、材料結(jié)構(gòu)、試樣的成型加工方式等;

(2)試驗(yàn)條件：

  例如試樣形狀、試樣尺寸、試驗(yàn)機(jī)的上下壓板的表面粗糙度或摩擦力以及試驗(yàn)速度等。

4沖擊性能

沖擊試驗(yàn)是用來(lái)評(píng)價(jià)材料在高速載荷狀態(tài)下的韌性或?qū)嗔训牡挚鼓芰Φ脑囼?yàn)。

塑料材料的沖擊強(qiáng)度在工程應(yīng)用上是一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它反映不同材料抵抗高速?zèng)_擊而致破壞的能力。

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

不同材料、不同用途制品可選擇不同的試驗(yàn)方法。

擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)包括簡(jiǎn)支梁型和懸臂梁型。

這兩種方法都是將試樣放在沖擊機(jī)上規(guī)定位置，然后使擺錘隨機(jī)落下，使試樣受到?jīng)_擊彎曲力而斷裂，試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即沖擊強(qiáng)度。

簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)是擺錘打擊簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)的中間;懸臂梁則是用擺錘打擊有缺口的懸臂梁的隨機(jī)端。 

影響因素：

(1)試樣制備

  每種制樣過(guò)程都要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不同制樣方法不具有可比性。

(2)樣尺寸

  規(guī)格要一致。不同加工方式加工的試樣，其測(cè)值不具可比性。

(3)試驗(yàn)環(huán)境

  沖擊強(qiáng)度值均隨溫度的降低而降低。濕度對(duì)某些塑料沖擊強(qiáng)度有影響。

(4)操作過(guò)程

  如沖擊速度，沖擊擺錘刀口與試樣打擊面吻合。簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)中，如果試樣與支架沒(méi)有貼緊，則容易產(chǎn)生多次沖擊使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

(5)數(shù)據(jù)處理

  數(shù)據(jù)處理與試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度有著密切關(guān)系。   

5硬度試驗(yàn)

測(cè)定硬度的方法主要有三種類型：

（1）測(cè)定材料耐頂針壓入能力的試驗(yàn)，如邵氏硬度（肖氏硬度）、球壓痕硬度試驗(yàn)等；

（2）測(cè)定材料對(duì)尖頭或其他材料的耐劃痕硬度試驗(yàn)，如莫氏硬度(Mobs）等；

(3)測(cè)定材料回彈性的硬度試驗(yàn)，如洛氏硬度，邵氏硬度試驗(yàn)等。

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

球壓痕硬度實(shí)驗(yàn)適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。

洛氏硬度實(shí)驗(yàn)主要用于剛硬的工程塑料的硬度評(píng)價(jià)。 

邵氏硬度：

  將規(guī)定形狀的壓針，在標(biāo)準(zhǔn)的彈簧壓力下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，把壓針壓入試樣的深 度轉(zhuǎn)換為硬度值，表示該試樣材料的邵氏硬度等級(jí)。 

影響因素：

  (1)試樣厚度：試樣過(guò)薄，將使測(cè)定的硬度值偏大。

  (2)壓針：壓針端部形狀越平坦，測(cè)得的硬度值越大。

  (3)溫度：測(cè)試溫度高，測(cè)得的硬度值低。

  (4)讀數(shù)時(shí)間：隨讀數(shù)時(shí)間的增加而下降。

  (5)測(cè)點(diǎn)間距離 

洛氏硬度：

屬于靜載壓痕法硬度試驗(yàn)，可用于軟的彈性體材料到較剛硬塑料的硬度值評(píng)價(jià)。

影響因素：

  (1)試驗(yàn)儀器的影響

  (2)測(cè)試溫度的影響

  (3)試樣厚度的影響

  (4)主試驗(yàn)力保持時(shí)間的影響

  (5)讀數(shù)時(shí)間的影響  

6其它力學(xué)性能測(cè)試 

(1)剪切試驗(yàn)

剪切強(qiáng)度定義為在剪切應(yīng)力作用下，使試樣移動(dòng)部分與靜止部分呈完全脫離狀態(tài)所需之較大負(fù)荷。

影響因素：a：剪切速度：同一種材料隨著剪切試驗(yàn)速度的增加，其剪切強(qiáng)度也加大。b：試樣厚度：材料在制造過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些氣孔雜質(zhì)或低分子物質(zhì)等缺點(diǎn)，試樣越厚，存在缺點(diǎn)的概率也越高，因此一般試樣越厚其剪切強(qiáng)度值也越低。c：環(huán)境溫度：隨著溫度的升高，剪切強(qiáng)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(yīng)力松弛試驗(yàn)

蠕變?cè)囼?yàn)：試驗(yàn)樣品使用相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)或GB/T 1040.2-2006中規(guī)定的測(cè)定拉伸性能的試樣。

應(yīng)力松弛試驗(yàn)：在恒定形變下，物體的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸衰減的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛;應(yīng)力松弛是一種理論上類似于蠕變特點(diǎn)的松弛行為，塑料應(yīng)力松弛程度依賴于應(yīng)變、時(shí)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(yīng)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(dòng)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(lián)狀態(tài)的影響：交聯(lián)度提高，蠕變速率明顯下降。

e共聚合增塑作用的影響：共聚合增塑使蠕變和應(yīng)力松弛曲線在溫度軸方向產(chǎn)生平移。

f結(jié)晶化的影響：結(jié)晶能大大減少蠕變或應(yīng)力松弛

g聚合物分子結(jié)構(gòu)的影響：分子鏈愈柔曲，蠕變和應(yīng)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(yīng)力松弛就小。 

(3)疲勞試驗(yàn)

疲勞是在較靜態(tài)極限載荷小的載荷作用下，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間周期后，首先在材料中產(chǎn)生很小的疲勞裂紋，然后在裂紋或材料的缺陷處(如雜質(zhì)、填料、氣泡、裂隙、表面擦  傷、刻痕等)處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使此處的應(yīng)力比其他地方高數(shù)倍，數(shù)十倍或數(shù)百倍，就使裂紋迅速擴(kuò)展，而導(dǎo)致材料的力學(xué)性能減弱或破壞。

疲勞是材料在周期性的交變載荷作用下發(fā)生的破壞。

銀紋化和剪切流變是聚合物疲勞過(guò)程中最普遍的分子鏈變形方式。 

(4)摩擦及磨耗性能

摩擦性能：指在摩擦過(guò)程中，材料的表面不斷損失的性能。

影響因素：

  a溫度對(duì)摩擦系數(shù)有一定的影響，但都不太大。

  b塑料摩擦系數(shù)隨負(fù)荷增大而緩慢下降。

  c在中、低速度范圍內(nèi)，塑料的摩擦系數(shù)隨速度的增加而增大，但在高速下，隨速度的增加而降低。

  d配對(duì)材料 同一種塑料，因?qū)δゲ牧系牟煌?，其摩擦系?shù)有很大差別。

  e表面的粗糙度 接觸表面愈粗糙，摩擦系數(shù)愈大。但聚四氟乙烯-鋼的摩擦系數(shù)，當(dāng)鋼的光潔度很高時(shí)，卻反而增大，只有當(dāng)鋼的光潔度在適當(dāng)范圍內(nèi)才降到最小，這可能和聚四氟乙烯在鋼表面的粘附有關(guān)。

  f其他因素：如塑料的加工方法，試樣的厚度等。

磨耗性能：在摩擦力作用下的整個(gè)過(guò)程中，發(fā)生一系列的機(jī)械、物理、化學(xué)的相互作用，以致材料表面發(fā)生尺寸變化使物質(zhì)損耗。

影響因素：

  a砂輪 砂輪是試驗(yàn)時(shí)的磨料，其切割力的大小，直接影響試驗(yàn)結(jié)果，在使用過(guò)程中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在其表面會(huì)附著一層發(fā)粘的膠沫，甚至染上油污，這些對(duì)試驗(yàn)結(jié)果都有影響。

  b角度 角度增大，其滑動(dòng)率也隨之增大，磨耗量呈直線激烈增加。

  c負(fù)荷 磨耗量隨負(fù)荷的增加而逐漸增大。

  d試樣 試樣長(zhǎng)度越短磨耗量越大，試樣越長(zhǎng)磨耗量越小;試樣厚度增加，磨耗量逐漸增大;試樣夾板的大小，試樣打滑的情況對(duì)磨耗量都有影響;轉(zhuǎn)速的影響不太明顯。