【精品】PPT课件 塑料常规力学性能的测试

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第二章 硬 度 测 试
二. 洛氏硬度 • 压头的选择： • 压头的选择，球压痕硬度选择为5mm压头；洛氏硬度选择12.7mm的压 头。 • 球压硬度的预加载为 49N,132N ,358N ,612N ,961N 单位：N/mm2 压痕位移范围0.15-0.35mm有效 • 洛氏硬度的载入力为 588N HRR级
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第二章 硬 度 测 试
三. 邵氏硬度
邵氏硬度使用类型有A和D型两种，邵氏A硬度适合软质的塑料和橡胶 的硬度测试，邵氏D硬度适合于较硬的塑料和硫化橡胶。硬度范围在20~90 之间，若是硬度超过邵A硬度90则选用邵D硬度，若邵D硬度低于20，则选 择邵A硬度测试。 邵A硬度：负载1Kg，样品厚度大于5mm 邵D硬度：负载5Kg，样品厚度大于5mm 读数时间一般是15S后读数，ASTM D2240中有1S内立即读数的要求。 测试点要避免离边缘太近。 距离在10mm左右
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第五章 弯曲强度与弯曲模量测试
四. 压头的选择
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第五章 弯曲强度与弯曲模量测试
五.
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第五章 弯曲强度与弯曲模量测试
六.弯曲操作动画视频
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第六章 冲击测试
一.冲击方法的分类
PA类 5mm/min PBT类 5mm/min POM类 5mm/min
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第四章 拉伸强度与伸长率测试
五. 结果的计算与表示
、
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第四章 拉伸强度与伸长率测试
六. 拉伸操作动画视频
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第五章 弯曲强度与弯曲模量测试
一. 定义
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第五章 弯曲强度与弯曲模量测试
二. 弯曲线图
弯曲强度=弯曲断裂应力
弯曲断裂应力

品上直接取样。 用原材料制成试样有几种方法，包括模压成型、注塑
成型、压延成型或吹膜成型等; 不同方法制样的试验结果不具备可比性; 同一种制样方法，要求工艺参数和工艺过程也要相同; 试样制备好后,要按GB/T 2918-1998标准，在恒温
恒湿条件下放置处理。
（2）材料试验机
影响因素主要有: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。
第五章 力学性能测试
第一节 拉伸性能
一、概念及测试原理
1．基本概念
应变：当材料受外力作用，而所处的条件使它不能产生惯 性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就 称为应变。
应力：在任何给定时刻，在试样标距长度内，每单位原始 横截面积上所受的拉伸负荷。
拉伸强度：是在拉伸试验过程中，试样承受的最大拉伸应 力。
L0 100
L0
L
100
L
X
（3）标准偏差值按下式（5-4）计算
S
(Xi X)2
n 1
式中：S，标准偏差值；X
，单个测定值；X
i
，组
测定值的算术平均值；n，测定个数。
计算结果以算术平均值表示，σt取三位有效数字，
εt、S取二位有效数字。
3．影响因素
（1）试样的制备与处理 拉伸试验要求做成哑铃形试样; 制样方式有两种：一是用原材料制样；另一种是从制
精密度更高的平均值，试样数量可多于5个。
推荐试验速度
速度
允许偏差 速度
允许偏差
（mm/min） （%） （mm/min） （%）
1
±20
50
±10
2
±20
100 ±10
5
±20
200 ±10

相对介电常数越小，材料的绝缘性越好。
PS
ABS
PVC
PE
PP
PMMA
1.05—1.5 1.5—2.5 1.3—1.4 1.4—1.6 1.5—1.8 3.0—3.6
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体积电阻率
体积电阻率，是材料每单位立方体积的电阻。 该试验可以按如下方法进行：将材料在500伏特电压下保持1分钟，并测
ABS
PA6
PA66
PBT
PC
PET
POM
LCP
126
200
205
155
150
150
172
217
塑料加入玻纤后强度显著增大。
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冲击强度
用于评价材料的抗冲击 能力或者判断材料的脆性 和韧性程度，因此冲击强 度也称为冲击韧性。冲击 强度是试样在冲击破坏过 程中所吸收的能量与原始 横截面积之比。冲击强度 根据试验设备不同，可分 为简支梁冲击强度和悬臂 梁冲击强度。
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洛氏硬度：D785
以规定直径的钢球压头，先用初载荷压入试样，继而增至主载荷， 然后恢复至初载荷，造成的压痕深度增量作为材料硬度，称为洛氏硬 度。以符号HR表示
HR K e c
e——初载荷增至主载荷再返回初载荷的压痕深度增量（mm） c——常数，0.002mm K——常数，130
洛氏硬度标尺 R L M E
初试验力/N 98.07 98.07 98.07 98.07
主试验力/N 588.4 588.4 980.7 980.7
压头直径/mm 12.700 6.350 6.350 3.175
工程塑料一般用R、M标尺，精不选编同辑标ppt尺不能转换，但有对应表。 15

所以高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的 又一重要特征。
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第一节 概述
塑料是一种高聚物材料。高聚物材料是所有已知材料中 力学性能变化范围最宽的材料，包括从液体（熔体）、高 弹体到刚硬的玻璃体，不同状态下其力学行为差别很大。
如聚苯乙烯制品往往很脆，一敲就碎；尼龙制品则很坚 韧，不易变形也不宜破碎；而聚乙烯塑料薄膜则非常柔软。 高聚物力学性能的这种多样性，为其不同场合的应用提供 了广阔的选择余地。然而，与金属材料相比，高聚物是典 型的粘弹性材料，即同时具有粘性液体和弹性固体的双重 力学性能，其力学行为对温度和时间的依赖性很强。高聚 物的粘弹性使高聚物的力学性能变化复杂，并对高聚物制 品的加工和使用产生重要影响。
性质，表征它们力学性能的材料常数远不止上述 几项。如单轴取向的材料，有5个独立的弹性模量， 包括纵向杨氏模量、横向杨氏模量、纵向剪切模
量、横向剪切模量和体积模量。此外还有纵向泊 松比和横向泊松比。
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第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。
特
向相反，作用在同 向相反的两个力。 一直线上的两个力。
点
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应变 应力
张应变：
l l0 l0
真应变：
l dl i
l l0 i
张应力：
F
真应力： A 0
F A
切应变：
压缩应变：

加工条件对制品性能的影响
BASF
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Marketing Division
试样尺寸的影响
BASF
• 标准试样，目的是为了使不同材料的试验结果具有可 比性，或使同一材料的测试结果不因尺寸不同而影响 它的重复性，消除尺寸因素效应
• 尺寸效应是由试样（1）自身的微观缺陷和（2）微观 不同性引起的
一般来说，（1）拉伸强度随厚度的增大而减小； （2）只有相同厚度的试样并在相同跨度上作冲击试验，结果才能比较
各种牌号 200 10
<=60 4±0.5
Min 5±1
预热时 间
Min 5±1
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Marketing Division
BASF
GB2118－82规定的标准状态条件
温度：23 ± 2C
气压: 86-106KPa 相对湿度：50±5 ％
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Marketing Division
ISO10350和ASTM方法的比较
要点：对于冲击强度、HDT和弯曲性能，ISO和ASTM差别较大， 不能通过简单的单位换算来推测
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Marketing Division
ISO 测试标准的优点
• 试验条件更统一, 结果可比性更好 • 规定科学合理, 全世界范围内适用 • 给使用者提供极大方便
BASF
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Marketing Division
BASF
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Marketing Division
塑料性能测试的特点
• 温度效应明显 • 时间效应明显 • 形变速度影响明显 • 测定数据易显分散
1 测试应尽量接近生产和使用条件 2 正确理解和掌握性能而不曲解和误用
BASF
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Marketing Division

主要力学 性能指标
5 冲击性能
3 拉伸性能
4 弯曲性能
2 主要性能指标
1 硬度性能
硬度是塑料低抗压变形，特别是低抗压永久变形，抗压痕，耐 划伤性的衡量尺度。
＜ ＜ 一般 热固性塑料ຫໍສະໝຸດ 度热塑性塑料硬度 碳钢与合金钢
塑料硬度通常会随环境温度和湿度不同有所变化，温度升高 和湿度增大都会使硬度减少。
硬度性能指标
2 磨损性能
摩擦副接触表面间因摩擦使材料不断损耗的现象称为磨损。
磨损性能指标
3 拉伸性能
在规定的试验条件下，对试样施以轴向拉伸载荷，直至试 样断裂过程中试样所承受的最大拉伸应力，称为塑料的拉伸强度。
拉伸性能指标
4 弯曲性能
在规定的试验条件下对试样施以静态三点式弯曲载荷，直 至试样断裂过程中，试样的最大弯曲应力，称塑料的弯曲强度 。
弯曲性能指标
5 冲击性能
塑料冲击性能通常用其韧性表征，是塑料抵抗快速载荷引 起破坏的能力，工程上主要用冲击强度表示。
冲击性能指标
谢谢大家
塑料的力学性能指标 PPT模板下载：/moban/
主要内容
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力学性能概念与类型
2
主要性能指标
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1 力学性能概念与类型
塑料的力学性能是指塑料在外力作用下抵抗产生塑性形变和 断裂的特性。
一般除了强度之外，弹性、硬度、塑性和韧性等部属于材料 的力学性能范围。
2 磨损性能
1 硬度性能

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材料试验机(2)
按对象可分为金属与非金属材料试验机； 按试验时间可分为长时与短时试验机; 按试验温度可分为高温.常温.低温试验机; 按试样的受力状态和试验力的施加速度可
分为静态力和动态力试验机; 按测定力学性能和试验力的施加方式可分
拉力、压力、万能、扭转、蠕变、松弛、 疲劳、冲击试验机以及硬度计和摩擦磨损 试验机等； 按结构原理可分为机完整版械课件式.液压式.电子式试 5
塑料性能质量检测及 测试仪器
完整版课件
1
三、塑料测试仪器
试验机类：
热分析类：
材料试验机；
热膨胀仪TMA；
疲劳试验机；
差示扫描量热仪DSC;
冲击试验机；
热重分析仪TGA；
硬度计； 耐磨试验机；
动态热机械分析仪 DMA。
热变形试验机；
熔体流动速率熔体体
积流率测试仪。
完整版课件
2
三、塑料测试仪器
一种规定条件下的动力粘度计，由于聚合
物粘度对其材料结构上的敏感性，而被用
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熔体流动速率熔体体积流率测试仪(3)
完整版课件
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熔体流动速率熔体体积流率测试仪 (4)
选购：
生产商：
测试所需温度范围； 德国GOETTFERT
温度准确度和稳定性； 美国Tinius Olsen
挤塑计几何尺寸精度； 意大利CEAST
流变仪类： 转矩流变仪； 毛细管流变仪； 旋转流变仪；
其它： 燃烧测定仪； 雾度计； 密度计； 老化试验箱； 电阻率测定仪；
完整版课件
3
材料试验机(1)
完整版课件
材料试验机: 就是 对材料、零件、构 件进行力学性能和 工艺性能试验的仪 器和设备。

塑料材料性能及检测
塑料的分类 塑料的命名规则 塑料的原料检验 试样的制作要求 塑料的常见性能讲解 单位换算 注塑制品的质量检验 塑料制品制品的常见后处理
一、塑料的分类
一、塑料的分类
定义：以合成的或天然的高分子化合物 为基本成分，加以填料、增塑剂、稳定 剂及其他添加剂等配合料，在将制造或 加工过程中的某一阶段能流动成型或借 原地聚合或固化而定行，其成品状态为 柔韧性或刚性固体，称之为塑料。
一、塑料的分类
聚合物的种类繁多，一般若是以对热的变化来 分类，它可以分为两大类︰
热固性塑料(Thermoset plastics )︰ 指的是加热后，会使分子构造结合成网状型
态，一但结合成网状聚合体，即使再加热也不 会软化，显示出所谓的[非可逆变化]，是分子 构造发生变化(化学变化 )所致。 热塑性塑料(Thermo plastics )︰
试样的种类
硬度测试几种标准的试样区别
四、试样的制作要求
试样的种类
维卡软化点几种标准的试样的区别
五、塑料的常见性能讲解
（工程塑料）
物理性能包括：密度、熔点、透气性、透湿性、
透水性、透明性、吸水性、折射率、透光率。
机械性能包括：拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、
弯曲弹性模量、抗蠕变性、冲击强度、疲劳强度、硬度、 耐摩擦和磨耗性
二是由液状、粉状或粒状的试料经模塑成型 为标准尺寸的试样，这时测试结果和模具结构、 成型温度、成型压力、冷却速度及模具内试料 的分布等有很大关系
四、试样的制作要求
试样对测试结果的影响
试样的尺寸对测试结果的影响
1.厚度对性能的影响
四、试样的制作要求
试样对测试结果的影响
试样的尺寸对测试结果的影响

ε ε3 ε2 ε1 ε1 ε2 ε3 蠕变及蠕变回复曲线
t
1 2 3

E1


E2
(1 e
t
) t 3
讨论：如果τ很长，分子间内摩擦阻力很大： 如果τ很短，分子间内摩擦阻力很小： 由蠕变曲线得到材料的本体粘度 蠕变的影响因素
如果在一定时间后去除外载，高聚物会逐渐回复到它原来的 状态，其蠕变回复过程可以看作是如下两个应力的叠加作用：
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性


凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。 为了评价高聚物力学行为的时间依赖性，可以选 一定大小的应力作用于试样，观察它在不同时刻 应变的响应；或者给试样施加一应变，观察不同 时刻维持该应变所需的应力。
讨论：

对塑料蠕变现象的研究，将帮助我们合理地选用 材料。从上图可以看出，含有芳杂环的刚链高聚 物，具有较好的抗蠕变性能，是广泛应用的工程 塑料，可以用来替代金属材料制造机械零件。对 于蠕变比较严重的材料，使用时需采取必要的预 防措施。如硬聚氯乙烯有良好的耐腐蚀性能，可 以用于化工管道、容器等，但它容易蠕变，使用 时必须增加支架以防止蠕变。聚四氟乙烯是塑料 中摩擦系数最小的，因而有很好的自润滑性能， 但由于其蠕变现象严重，不能做机械零件，但是 很好的密封材料。
1 d 0 E dt
分离变量：
d


E

dt
当t=0 ，σ=σ0 时积分： (t ) d

I型试样尺寸要求
图 I型试样
2.2 II型试样及尺寸
图 II型试样
I I型试样尺寸要求
2.2 试样的制备和尺寸要求III ：III型试样及尺寸
图 III型试样
III型试样尺寸要求
2.2 试样的制备和尺寸要求IV ：IV型试样及尺寸
图 IV型试样
IV型试样尺寸要求
2.2 试样的制备和尺寸要求V ：塑料材料选择试样类
(d)的特点是软而韧。断裂伸 长率大，拉伸强度也较高，但 弹性模量低，如天然橡胶、顺 丁橡胶等。
1.3 高分子典型应力－应变曲线 III
(e)的特点是硬而韧。弹性 模量大、拉伸强度和断裂伸 长率也大，如聚对苯二甲酸 乙二醇酯、尼龙等
常用高分子材料的应力-应变曲线
2 拉伸性能测试原理及试样
刚度(Stiffness)：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。
弹性模量：E＝σ/ε
强度(Strength)：材料在载荷作用下抵抗塑性变形或破 坏的最大能力。 屈服强度：表示材料发生明显塑性变形的抗力 Ps或σ 抗拉强度：σb=Pb/F0 断裂前单位面积上所承受的最
大应力
Mechanical properties of materials
FGHI
C BCD
A:1±50%，B:2±20%，C:5±20%，D:10±20%，E:20±10%， F:50±10%，G:100±10%，H:200±10%，I:500±10%。
为何要选定拉伸速度？
因为塑料属粘弹性材料，它的应力松驰过程与变 形速率紧密相关。应力松驰需要一个时间过程， 当低速拉伸时，分子链来得及位移、重排，呈现 韧性行为。表现为拉伸强度减少，而断裂伸长率 增大。高速拉伸时，高分子链段的运动跟不上外 力作用，呈现脆性行为，表现为拉伸强度增大， 断裂伸长率减少。