拉伸性能是聚合物力學(xué)性能中最重要、最基本的性能之一。拉伸性能的好壞,可以通過拉伸試驗(yàn)來檢驗(yàn)。通過拉伸試驗(yàn)提供的數(shù)據(jù),可對高分子材料的拉伸性能做出評價(jià),從而為產(chǎn)品質(zhì)量評估、產(chǎn)品的驗(yàn)收以及新材料的設(shè)計(jì)、研發(fā)提供參考。
拉伸試驗(yàn)是指規(guī)定的試驗(yàn)條件下,沿試樣縱向主軸恒速拉伸,直到試樣斷裂或應(yīng)力(負(fù)載)或應(yīng)變(伸長)達(dá)到某一預(yù)定值,并測量在這一過程中試樣承受的負(fù)載及伸長。其中,試樣制備和外觀檢查,按GB1039規(guī)定進(jìn)行。測繪出試樣在拉伸形變過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,圖1為典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。應(yīng)力-應(yīng)變曲線一般分兩個(gè)部分:彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)。在彈性變形區(qū)域,材料發(fā)生可*恢復(fù)的彈性變形,應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系,符合虎克定律。在塑性變形區(qū),形變是不可逆的塑性形變,應(yīng)力和應(yīng)變增加不再呈正比關(guān)系。從應(yīng)力-應(yīng)變曲線上可得到材料的各項(xiàng)拉伸性能指標(biāo)值:拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、拉伸彈性模量、泊松比等。其中,拉伸強(qiáng)度也稱抗張強(qiáng)度,是反映材料抵抗拉伸破壞的能力。
不同的高聚物材料、不同的測定條件,分別呈現(xiàn)不同的應(yīng)力-應(yīng)變行為。根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀,目前可大致歸納為五種類型:
(1)軟而弱。拉伸強(qiáng)度低,彈性模量小,且伸長率也不大,如溶脹的凝膠等。
(2)硬而脆。拉伸強(qiáng)度和彈性模量較大,斷裂伸長率小,如聚苯乙烯等。
(3)硬而強(qiáng)。拉伸強(qiáng)度和彈性模量較大,且有適當(dāng)?shù)纳扉L率,如硬聚氯乙烯等。
(4)軟而韌。斷裂伸長率大,拉伸強(qiáng)度也較高,但彈性模量低,如天然橡膠、順丁橡膠等。
(5)硬而韌。彈性模量大、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率也大,如聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍等。
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