机械强度是材料力学性能的重要指标，机械强度就是材料抵抗外力破坏的能力，当所受外力超过材料承受的能力，材料就要发生破裂。对于各种不同的破坏力，则有不同的强度指标，常用的有拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和硬度，这里着重介绍拉伸测试速率对高分子聚合物测试性能的影响。

 

1. 高分子材料拉伸过程

 

拉伸性能是高分子聚合物材料的一种基本力学性能指标。典型单轴拉伸时的应力-应变曲线如图1所示。

 

 

图1中的Y点称之为屈服点，对应的强度为拉伸屈服强度，试片在出现屈服之前发生的断裂称为脆性断裂，这种情况下，试片断裂前只发生很小的变形（图中的OA段），试样并没有明显的变化，断裂面一般与拉伸方向相垂直，断裂面也很光滑。

 

试片在出现屈服之后的断裂称之为韧性断裂，试片在屈服后出现了较大的应变，如果在试样断裂前停止拉伸，除去外力，试片的大形变已无法完全回复，但是如果让试片的温度升到玻璃化温度Tg附近，则可发现，形变又回复了。这是一种高弹形变，从微观上看，屈服点以后材料的大形变主要是分子链段运动，即在大外力的帮助下，本来被冻结的链段开始运动，高分子链的伸展提供了材料的大形变。这时由于材料处在玻璃态，即使外力除去后，也不能自发回复，而当温度升高到Tg以上时，链段运动解冻，分子链蜷曲起来，因而形变回复，在宏观上表现为弹性回缩。

 

高弹变形的过程是外力作用促使材料主链发生内旋转的过程，此过程需要的外力要小的多，而变形量却大的多，所以在曲线上表现为屈服后应力下降也就是图上的YB段，高分子链段在伸展过程中所需力的大小变化不明显，故在曲线中部出现比较平稳的线段。

 

如果在分子链伸展后继续拉伸，则曲于分子链取向排列，使材料强度进一步提高，因而需要更大的力，所以应力又出现逐渐的上升，直到发生断裂（见图中的BX段）。

 

以断裂点为起始点向横作标作垂直线，此时的封闭曲线则为整个拉伸过程中吸收的能量（见图1中的斜面部分），通常曲面面积大，说明材料的韧性好。

 

2. 高分子材料在拉伸强度上的分类

 

由于高分子材料的品种繁多，它们的应力—应变曲线呈现出复杂情况。若按在拉伸过程中屈服点的表现、伸长率大小及其断裂情况，大致可以分为五种类型。它们是：(1)硬而脆，如聚苯乙烯、有机玻璃和酚醛树脂；(2)硬而韧，如尼龙、聚碳酸酯；(3)硬而强，如不同配方的硬聚氯乙烯和聚苯乙烯的共混物；(4)软而韧，如橡胶、增塑聚氯乙烯；(5)软而弱，如柔软的凝胶，很少用作材料来使用

 

3. 拉伸试验中的速度选择

 

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。

 

速度选择

 

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。

 

拉伸速度直接影响测试的结果，相同样品在不同拉伸速度下得到的结果差异比较大。以下为标准中推荐使用的机速：

在试验过程中可以发现，当拉伸速率较低时，经过屈服点后试样出现“细颈”现象，并伴随有快速的流动性大变形，且细颈从位于夹具端的地方开始扩展，由于缩颈之后试样的进入大变形扩展阶段，试样截面积变形，拉伸应力随之降低，因此在应力-应变曲线中出现了“快速扩展平台”（屈服平台）。

 

而在较高的拉伸速率时，夹具的移动速度较大使得材料来不及出现缩颈扩展，因此，在应力应变曲线中不会出现屈服平台，而试样在较小的变形量下发生断裂。

 

形象地可以理解为，像我们在折树枝的时候，如果快速的弯折树枝可能直接啪的一声，树枝就断了。但慢慢去弯折树枝，可能最后连对折连接处还没折断，这是因为缓慢的过程给了树枝通过调整自身适应了这种变化。对于塑料来说也是一样，一般拉伸速度越快，材料也就越容易被拉断，机速越慢材料越不容易被拉断。

 

 

来源：Internet

关键词： 拉伸速率 塑料 拉伸测试