塑料拉伸試驗
(一)實驗目的
掌握塑料拉伸試驗方法，了解塑料拉伸試驗機的基本結構和工作原理，并通過試樣的拉伸應力—應變曲線和各試驗數據來分析該材料的靜態拉伸力學性能，對其拉伸強度、屈服強度、斷裂伸長率和彈性模量作出評價。
(二)實驗原理
在規定的試驗溫度、濕度與拉伸速度下，通過對塑料試樣的縱軸方向施加拉伸載荷，使試樣產生形變直至材料破壞。記錄下試樣破壞時的大負荷和對應的標線間距離的變化情況。 ( 在帶微機處理器的電子拉力機上，只要輸入試樣的規格尺寸等有關數據和要求，在拉伸過程中，傳感器把力值傳給電腦，電腦通過處理，自動記錄下應力—應變全過程的數據，并把應力—應變曲線和各測試數據通過打印機打印出來 ) 。
(三)試驗設備和拉伸試祥
1 ．試驗設備
(1) 機械式拉力試驗機
①備有適應各型號試樣的夾具。
②夾具的移動速度應能多級或全程調速，以滿足標準方法的需要。
③試驗數據示值應在每級表盤的 10 ％一 90 ％，但不小于試驗大載荷的 4 ％讀取，示值的誤差應在 1 ％之內。
(2) 帶微機處理器的電子拉力機 機械傳動原理同機械式拉力機，但精密度高于普通機械式拉力機。當試樣受載拉伸時，力值和材料的伸長率由傳感器感量輸入電腦，經電腦處理同時在屏幕上顯示出來。每個試樣試驗結束，電腦自動記錄全過程并存入硬盤，試驗者需要哪一個試樣的應力—應變曲線圖，需要哪一個數據，隨時可以從連接電腦的打印機上打印出來。
2 ．拉伸試樣
(1) 試樣的形狀和尺寸 標準方法規定使用四種型號的試樣，見圖 1 至圖 4 。
(2) 試樣的選擇 熱固性模塑材料：用 I 型。 硬板材料：用 II 型 ( 可大于 170mm ) 。
硬質、半硬質熱塑性模塑材料：用 II 型，厚度 d= （ 4 ± 0 ． 2 ） mm 。 軟板、片材：用 III 型，厚度 d ≤ 2mm 。 塑料薄膜：用 IV 型。
(3) 對試樣的要求：
①試樣表面應平整、無氣泡、裂紋、分層、無明顯雜質相加工損傷等缺陷，有方向性差異的試片應沿縱橫方向分別取樣。
②硬板厚度 d ≤ 10mm 時，以原厚作為試樣的厚度；當厚度 d ≥ 10mm 時．應從一面機械加工成 10mm 。
③測試彈性模量，用厚 4 — 10mm 的 II 型試樣或用長 200mm 、寬 15mm 的長條試樣。 ④每組試樣不少于 5 個。
(四)實驗步驟
1 ．實驗條件
(1) 試驗速度 ( 空載 ) A ： (10 土 5)mm ／ min 、 B ： (50 土 5)mm/min ， C ： (100 土 10)mm ／ mmin 或 (250 土 50)mm ／ min 。
①熱固性塑料、硬質熱塑性塑料，用 A 速。
②伸長率較大的硬質、半硬質熱塑性塑料 ( 如 PP 、 PA 等 ) ，用 B 速。
③軟板、片和薄膜用 C 速。相對伸長率≤ 100 ％的用 (100 土 10)mm ／ min 速度，相對伸長率＞ 100 ％的用 (250 土 50)mm ／ min 速度。
(2) 測定模量時可用 1 — 5mm ／ min 的拉伸速度，其變形量應準確至 0.01mm 。
2 ．以機械式拉伸試驗機為例：按 GB1039 — 92 標準方法的規定調節試驗環境處理試樣
(1)試驗環境 溫度：熱塑性塑料 (25 土 2) ℃，熱固性塑料 (25 土 5) ℃。 濕度：相對濕度 (65 土 5) ％。
(2) 試樣預處理 將試樣置于標準環境中，使其表面盡可能暴露在環境里。不同厚度 d 的試樣處理時間如下： d ≤ 0 ． 25mm 的試樣不少于 4h ； 0 ． 25mm ≤ d ≤ 2mm 的試樣不少于 8h ； d ＞ 2mm 的試樣不少于 16h 。
(3) 測量試樣的厚度和寬度 模塑試樣和板材試樣準確至 0 ． 05mm ；片材試樣厚度 0 ． 01mm ；薄膜試樣厚度 0 ． 001mm ；每個試樣在距標線距離內測量三點，取算術平均值。
(4) 測試伸長時 應在試樣上被拉伸的平行部分作標線，此標線對測試結果不應有影響。
(5) 用夾具夾持試樣時 要使試樣縱軸方向中心與上、下夾具中心連線相重合，并且松緊適宜，不能使試樣在受力時滑脫或夾持過緊在夾口處損壞試樣。夾持薄膜試樣要求在夾具內襯墊橡膠之類的彈性薄片。
(6) 按所選擇的速度 開動機器，進行拉伸試驗。
(7) 試樣斷裂后 讀取負荷及標距間伸長，或讀取屈服時的負荷。若試樣斷裂在標距外的部位，則此次試驗作廢，另取試樣補做。
(8) 測定模量時 應記錄負荷及相應變形量，作出應力—應變曲線。 (五)實驗結果及數據處理
(1) 拉伸強度、拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力以σ 1 (MPa ＝ 1N ／ mm 2 ) 表示，按下式計算：
F ——大負荷、斷裂負荷、屈服負荷， N b ——試樣寬度， mm d 一一試樣厚度， mm
(2) 斷裂伸長率ε 1 （ % ）按下式計算：
式中 G 0 —試樣原始標線間距離， mm G —試樣斷裂時標線間距離， mm
(3) 彈性模量以 E 1 (N ／ mm 2 ) 表示。為了計算彈性模量，通常要作出應力—應變曲線，再從曲線的初始直線部分按下式計算彈性模量 E 1 ：
式中 σ——應力， (N ／ mm 2 ) ε——應變， mm ／ mm (4) 實驗數據的處理。
①σ 1 取三位有效數字 ( 薄膜取二位 ) ，ε 1 、 E 1 ，取二位有效數字，起碼三個有效試驗數據的算術平均值表示實驗結果。
②如果要求計算偏差值 S ，由下式進行計算：
式中 X —一單個測定值
——一組測定值的算術平均值 n ——測定個數
(六)實驗報告或實驗記錄的內容
１．被測試材料的名稱、規格、牌號
２．試樣的制備方法。
３．試樣的形狀和尺寸
４．試樣的預處理。
５．試驗的環境溫度和濕度
６．試驗機的型號。
７．試驗速度。
８．試驗有效試佯的數量。
９．拉伸屈服應力。
１０．拉伸斷裂應力。
１１．拉伸強度。
１２．斷裂伸長率。
１３．彈性模量。
１４．試驗日期、人員。
(七)實驗注意事項
１．因試樣的厚度及寬度對結果影響很大，同一種塑料若試樣的尺寸不同，其拉伸強度試驗結果有一定差異，所以在加工試祥、測量試樣尺寸時，持別要注意被測試樣的尺寸和公差是否在標準所規定的范圍內。注射模塑試樣往往后收縮較大，被測部位若出現輕微縮痕影響平整度要注意多測幾點，以得出其真實尺寸。
２．用成型裁刀裁取試樣，要注意經常檢查裁刀鋒利情況，刀刃曲線是否均勻、細直，稍有缺陷及時研磨或更換，試樣的細微缺陷對拉伸試驗結果影響極大。
３．試驗條件即溫度、濕度和速度對試驗結果也有較大的影響。往往溫度偏高．拉伸強度偏低，伸長率偏大、反之規律相反。拉伸速度越快，伸長率越小，強度偏高。因此，試驗前對試樣的處理、試驗環境條件以及試驗速度的選擇都要嚴格按標準規定進行。
４．由于力學試驗影響因素多，結果的重現性較差，要特別注意制樣時方法、工藝、設備、工具的一致。做對比試驗，好同一人員操作，以保證得出正確的結論。
５．對不熟悉的材料，正式測試之前要進行預測負荷和速度等，為正式測試做好準備。
６．日常對拉伸試驗機等設備要注意保養、實驗時處于良好狀態。
