塑料拉力拉伸测试标准及测试方法分享

一、拉力拉伸实验目的

塑料拉力拉伸测试标准及测试方法分享，掌握塑料拉伸试验方法，了解塑料拉伸试验机的基本结构和工作原理，并通过试样的拉伸应力—应变曲线和各试验数据来分析该材料的静态拉伸力学性能，对其拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率和弹性模量作出评价。
 

二、拉力拉伸实验原理

在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下，通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷，使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的最大负荷和对应的标线间距离的变化情况。(在带微机处理器的电子拉力机上，只要输入试样的规格尺寸等有关数据和要求，在拉伸过程中，传感器把力值传给电脑，电脑通过处理，自动记录下应力—应变全过程的数据，并把应力—应变曲线和各测试数据通过打印机打印出来)。
 

三、拉力拉伸试验设备和拉伸试样

1. 试验设备

(1)机械式拉力试验机 
①备有适应各型号试样的专用夹具。 
②夹具的移动速度应能多级或全程调速，以满足标准方法的需要。 
③试验数据示值应在每级表盘的10％～90％，但不小于试验最大载荷的4％读取，示值的误差应在1％之内。

2. 拉伸试样

(1)试样的形状和尺寸　 标准方法规定使用四种型号的试样。 
(2)试样的选择 
热固性模塑材料：用I型。 
硬板材料：用Ⅱ型(可大于170mm)。 
硬质、半硬质热塑性模塑材料：用2型，厚度d＝(4±0.2)mm。 
软板、片材：用Ⅲ型，厚度d＜=2mm。 
塑料薄膜：用Ⅳ型。 

3. 对试样的要求： 
①试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层、无明显杂质和加工损伤等缺陷，有方向性差异的试片应沿纵横方向分别取样。 
②硬板厚度d＜10mm时，以原厚作为试样的厚度；当厚度d＞10mm时，应从一面机械加工成10mm。 
③测试弹性模量，用厚4～10mm的Ⅱ型试样或用长200mm、宽15mm的长条试样。 
④每组试样不少于5个。

四、拉力拉伸实验步骤

1. 实验条件

(1)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。 
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。 
(2)测定模量时可用1～5mm／min的拉伸速度，其变形量应准确至0.01mm。

2.以机械式拉伸试验机为例：

按GBl039—92标准方法的规定调节试验环境处理试样或GB/T1040为室温。 

(1)试验环境　 

温度：热塑性塑料(25±2)℃，热固性塑料(25±5) ℃。湿度：相对湿度(65±5)％。 
(2)试样预处理

将试样置于小的环境中，使其表面尽可能暴露在环境里。不同厚度d的试样处理时间如下：d＜0.25mm的试样不少于4h；O.25mm＜d＜2mm的试样不少于8h；d＞2mm的试样不少于16h。 
(3)测量试样的厚度和宽度　 

模塑试样和板材试样准确至0.05mm；片材试样厚度O.01mm；薄膜试样厚度0.O01mm；每个试样在距标线距离内测量三点，取算术平均值。 
(4)测试伸长时　 

应在试样上被拉伸的平行部分作标线，此标线对测试结果不应有影响。 
(5)用夹具夹持试样时　 

要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合，并且松紧适宜，不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。夹持薄膜试样要求在夹具内衬垫橡胶之类的弹性薄片。 
(6)按所选择的速度

开动机器，进行拉伸试验。 
(7)试样断裂后　 

读取负荷及标距间伸长，或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标距外的部位，则此次试验作废，另取试样补做。 
(8)测定模量时　 

应记录负荷及相应变形量，作出应力—应变曲线。

影响拉伸检测结果的六大因素

影响塑料拉伸检测结果的因素有许多，除分子结构、内部缺陷等内在因素外，还有以下外部因素：

一、试验环境对塑料拉伸检测的影响

影响塑料拉伸试验数据的因素有许多：如振动、温度、湿度、人员等，其中最主要的因素是温度和湿度。GB/T8804中规定，实验室环境温度为（23±2）℃，相对湿度为（50±10）%。

热塑性塑料的拉伸性能测试受温度的影响比较大，往往温度偏高，拉伸强度偏低，伸长率偏大，反之则相反。伴随着温度的逐渐上升，热塑性塑料的拉伸性能也将逐渐由硬脆向粘强转变，拉伸强度和拉伸弹性模量随之变小，而断裂伸长率将同步变大。

实验相对湿度一般对吸水率比较大的塑料影响较大。一部分塑料吸水率增大以后，水分子在塑料中起到了偶联剂和增韧剂的作用，从而影响该塑料的刚性和韧性。通过以上实践可见，塑料的拉伸性能测试必须在恒温恒湿条件下进行。

二、塑料材料力学试验机对塑料拉伸检测的影响

   塑料材料力学试验机（又称拉力机）是专门用于材料力学性能测试的仪器。市场上销售主要适用于塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜及橡胶、电线电缆、防水卷材、金属丝等材料的各种物理机械性能测试。拉力机用来对金属材料和非

金属材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力，拉力机夹具作为仪器的重要组成部分，不同的材料需要不同的夹具。这也是试验能否顺利进行及试验数据准确度高低的一个重要因素。做拉伸、弯曲、剥离、压缩、撕裂等试验中，拉伸试验是利用材料试验机、采用标准中规定的试样，在规定的标准状态下测定材料的拉伸力、拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度等参数。

测力传感器精度、速度控制精度、夹具、同轴度和数据采集频率等是材料试验机影响拉伸试验数据的主要因素。测力传感器是材料试验机的核心部件，它的精度直接影响到试验数据和偏差大小。拉伸速度要求平稳均匀，速度偏高或偏低都会影响拉伸结果。在试验过程中，试验机夹具分离速度，以mm/mino为单位。夹具的设计主要是手动和气动两种。试验机的同轴度不好，拉伸位移偏大，拉伸强度有时将受到影响，结果偏小。试验数据采集的频率也要适中，否则将影响到试验数据，峰值偏小。

三、试样的制备与处理对塑料拉伸检测的影响

在做各种塑料试验时，都要按标准制成样 (依据GB/T8804与受试材料有关的部分制样)。制样方式有两种：一是用原材料制样，另一种是从制品上直接取样。用原材料制成试样有几种方法，包括模压型、注塑成型、压延成型或吹膜成型等，每种制样过程都有符合相关的标准。但不同方法制样的试验数据不具备可比性。同一种制样方法，要求工艺参数（如模具结构、成型温度、成型压力、冷却速度等）和工艺过程也要相同，否则塑料的成型过程中的微观结构如结晶度、分子取向等将有较大变化，直接影响试验数据。

试样的厚度及宽度对结果影响很大，同一种塑料若试样的尺寸不同，其拉伸强度试验结果将有一定差异。所以在加工试样、测量试样尺寸时，特别要注意被测试样的尺寸和公差是否在标准所规定的范围内，试样的尺寸规格要一致。试样的厚度不同试验数据也不同，厚度大的试样，一般试验数据偏小。也就是说试样越厚存在缺陷的概率越高。从塑料制品上直接取样时，取样位置要具有代表性，取样时要远离边缘和转角部位，并变换不同的角度和更换不同的位置。注射模塑试样往往后收缩较大，被测部位若出现轻微缩痕影响平整度要注意多测几点，以得出其真实尺寸。试样制备好后，要在恒温性湿条件下放置处理，执行GB/T8804标准。在放置过程中，将引起分子量、分子构型、物理状态的变化，并能消除试样内存的残余应力。

四、检测操作过程对塑料拉伸检测的影响

在对塑料做拉伸检测试验时，拉伸速度变化，其力学行为也将发生改变。一般情况下，拉伸速度快应力和拉伸强度增大，而断裂伸长率将减小。因为塑料属于粘弹性材料，它的力松弛过程与变形速度紧密相关。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，塑料呈现韧性行为，表现为拉伸强度减小，断裂伸长率增大；高速拉伸时，分子链段的运动跟不上外力作用的速度，塑料呈现脆性行为，表现为拉伸强度增大，断裂伸长率减小。只有拉伸速度相同时，试验数据才具有可比性。对不熟悉的材料，正式测试之前要进行预测，以预知合适的负荷和速度等，为正式测试做好准备。

五、数据处理对塑料拉伸检测的影响

数据处理是整个试验过程的一个重要环节，因此与试验结果的精确程度有着密切的关系。

现在的材料试验机多数由计算机控制，数据处理已程序化，但是有些数据还是依靠人为测试和计算。如试样尺寸、位移变化、伸长率计算等。

数据的处理采取四舍五入的原则，要以测量误差为依据，将测试得到的或计算得到的数据截取成所需要的位数，对舍去的位数按四舍五入处理（或省略掉）。

六、人员操作对塑料拉伸检测的影响

试验的整个过程都是在人的操作和控制下进行的，人为因素不可避免地会影响到试验结果。即便是精细认真有实验经验的人做试验，每次试验数据也都不会全部一致。人为因素涉及到取样、制样过程，试样的处理，试验过程，数据处理等。做对比试验，最好同一人员操作，以保证得出正确的结论。

试验人员严格执行试验标准和操作规程，日常加强对拉伸试验机等设备要注意保养、运转和自校，以保证实验时处于良好状态，才能获得准确的试验数据。

塑料拉伸性能的测定标准

GB/T 1040.1-2006  塑料 拉伸性能的测定 第1部分：总则

GB/T 1040.2-2006  塑料 拉伸性能的测定 第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件

GB/T 1040.3-2006  塑料 拉伸性能的测定 第3部分：薄膜和薄片的试验条件

GB/T 1040.4-2006  塑料 拉伸性能的测定 第4部分：各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的试验条件

GB/T 1040.5-2008  塑料 拉伸性能的测定 第5部分：单向纤维增强复合材料的试验条件