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如今聚合物在現(xiàn)代社會(huì)中幾乎是無(wú)處不在。在薄膜和泡沫以及油漆和涂料的生產(chǎn)中都會(huì)有許多不同類(lèi)型的聚合物。橡膠、復(fù)合材料、紡織品和纖維也由聚合物制成。

通常來(lái)講，聚合物主要分為三大類(lèi)：熱塑性塑料、熱固性塑料和彈性體。在聚合物使用過(guò)程中，無(wú)論它們是功能性的還是裝飾性的，都必須滿(mǎn)足其預(yù)期用途。而關(guān)于聚合物的研究、開(kāi)發(fā)和質(zhì)量控制在很大程度上依賴(lài)于機(jī)械性能的測(cè)量。

在聚合物供應(yīng)鏈各個(gè)層面的制造商，無(wú)論是原材料供應(yīng)商還是成品制造商，都關(guān)心產(chǎn)品性能。應(yīng)用程序的最佳材料可以通過(guò)質(zhì)量控制測(cè)試以及部件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的各種應(yīng)力條件下的強(qiáng)度和耐用性來(lái)確定。

聚合物具有廣泛的性能和應(yīng)用，其測(cè)試類(lèi)型比通常用于工程材料的傳統(tǒng)拉伸和彎曲測(cè)試更為廣泛。許多制造商，特別是消費(fèi)品、汽車(chē)、醫(yī)療和航空航天行業(yè)的制造商，選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試其樣品。

用于聚合物性能的測(cè)試包括標(biāo)準(zhǔn)配置，例如彎曲、壓縮和拉伸，盡管許多測(cè)試包括應(yīng)力狀態(tài)的組合。模擬測(cè)量提供了評(píng)估樣品的可能性，在現(xiàn)實(shí)生活中，樣品可能會(huì)受到影響，并且不受標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定的限制形式的約束，從而提供了測(cè)試靈活性和可能更有意義的結(jié)果。本文首先介紹了聚合物常見(jiàn)的拉伸和壓縮試驗(yàn)。

01 拉伸試驗(yàn)

聚合物常見(jiàn)拉伸測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有ASTM D638、ISO 527、ASTM D882、ASTM D412等。拉伸試驗(yàn)由于操作簡(jiǎn)單因而在材料工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。與彎曲或壓縮等測(cè)試相比，使用樣品的幾何形狀可以更可靠地計(jì)算應(yīng)力和應(yīng)變。

拉伸試驗(yàn)通常指將樣品放置在兩個(gè)拉伸夾具之間，然后以恒定速度拉開(kāi)，直到達(dá)到目標(biāo)距離或樣品斷裂。但是，在其他測(cè)試中，樣品可能會(huì)處于拉伸狀態(tài)；夾在其邊緣的薄膜樣品的刺穿使材料進(jìn)入雙軸拉伸狀態(tài)。這種類(lèi)型的測(cè)試仍然可以提供有關(guān)材料拉伸性能的信息，出于實(shí)際原因，這種材料可能不適合夾在兩個(gè)夾具之間。

在最基本的情況下拉伸試驗(yàn)可用于測(cè)量斷裂力（N）和斷裂伸長(zhǎng)率。然而，如果進(jìn)行了精確的尺寸測(cè)量，則可以繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖。這些可以提供屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度（斷裂時(shí)）、彈性模量（由于典型的聚合物 S 形曲線(xiàn)，通常是割線(xiàn)或切線(xiàn)模量而不是楊氏模量）、任意點(diǎn)的拉伸應(yīng)變、屈服應(yīng)變和斷裂應(yīng)變等信息。

02 壓縮試驗(yàn)

主要測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有ASTM D695、ISO 604。壓縮試驗(yàn)可用于評(píng)估材料在單軸壓縮載荷下的性能。如果使用適當(dāng)幾何形狀的樣品（例如實(shí)心圓形或矩形截面棱柱體，或管道），則可使用該方法計(jì)算基本材料特性。

這種類(lèi)型的測(cè)試對(duì)于測(cè)量自然用于壓縮的材料特別有用，例如建筑行業(yè)中使用的材料（聚合物混凝土或泡沫）。當(dāng)簡(jiǎn)單測(cè)試壓力有助于評(píng)估非基本特性時(shí)，這種類(lèi)型的試驗(yàn)也非常有用。壓縮試驗(yàn)通常用較硬的自支撐樣品，如用于注射成型的熱塑性聚合物或熱固性聚合物。

03 壓痕試驗(yàn)

 

壓痕（Indentation）試驗(yàn)主要標(biāo)準(zhǔn)有ISO 7619-1。壓痕試驗(yàn)是許多材料（包括聚合物）機(jī)械特性的一種廣泛使用的方法。壓痕試驗(yàn)得出的最重要參數(shù)是硬度，通常用于表示材料對(duì)局部表面變形的抵抗力。這是一項(xiàng)非常有用的測(cè)試，但如果樣品表面平坦且結(jié)構(gòu)均勻，該試驗(yàn)裝置也可以提供有用的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，前提是在試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

 

聚合物通常使用球壓頭（布氏硬度）或使用紋理分析儀的肖氏硬度計(jì)進(jìn)行壓痕試驗(yàn)。一些研究人員也可以使用菱形維氏壓頭。肖氏硬度計(jì)用于通過(guò)測(cè)量變形阻力來(lái)確定材料的壓痕硬度。A和D是兩種最常用的刻度。大多數(shù)肖氏硬度測(cè)試是在標(biāo)準(zhǔn)橡膠、硫化橡膠、熱塑性彈性體、凝膠和塑料上進(jìn)行的。

 

04 彎曲試驗(yàn)

 

彎曲（Flexure）試驗(yàn)通常稱(chēng)為“三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)”，常見(jiàn)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有ASTM D790、ISO 178等，該試驗(yàn)通過(guò)將一個(gè)長(zhǎng)試樣放置在兩個(gè)支架（或因其曲面而稱(chēng)為“滾柱”）上，相隔一定距離，第三個(gè)滾柱向下移動(dòng)，以接觸這些支架中間的試樣。在某些情況下，將兩個(gè)滾輪降到樣品上，又被稱(chēng)為四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。

加載臂以恒定速度向下移動(dòng)直至樣品彎曲，如果樣品足夠脆且所需的力在稱(chēng)重傳感器的極限范圍內(nèi)，則會(huì)發(fā)生斷裂。不同的樣品將給出不同的荷載-距離響應(yīng)，對(duì)于強(qiáng)度和硬度大的樣品顯示出更大的力，脆性樣品在發(fā)生任何塑性變形之前會(huì)斷裂，而韌性大的樣品在曲線(xiàn)下顯示出與變形所需的大量能量相對(duì)應(yīng)的大面積。

 

彎曲試驗(yàn)非常有用，可用于監(jiān)測(cè)不規(guī)則物體的質(zhì)量。如果樣品具有均勻的矩形或圓形橫截面，且對(duì)樣品尺寸進(jìn)行了精確測(cè)量，則該試驗(yàn)裝置也可以提供有用的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)。

 

05 滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)

 

滑動(dòng)摩擦（Sliding Friction）參考標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO 8295、ASTM D1894等?；瑒?dòng)摩擦是許多聚合物材料的重要測(cè)量方法，尤其是用于包裝的薄膜材料，但任何半剛性到剛性聚合物都可以用這種方法測(cè)量。

 

當(dāng)薄膜或薄片試樣在自身或另一物質(zhì)上滑動(dòng)時(shí)，可對(duì)其進(jìn)行摩擦性能測(cè)量。摩擦系數(shù)與塑料薄膜的滑動(dòng)特性有關(guān)，塑料薄膜在包裝應(yīng)用中具有廣泛的用途。摩擦系數(shù)定義為摩擦力與垂直于兩個(gè)接觸面作用的力（通常為重力）之比。該系數(shù)是衡量一種材料的表面在其自身或另一種材料的相鄰表面上滑動(dòng)的相對(duì)難度。靜摩擦系數(shù)或起始摩擦系數(shù)與測(cè)量開(kāi)始表面彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力有關(guān)。動(dòng)摩擦系數(shù)或滑動(dòng)摩擦系數(shù)與維持該運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的力有關(guān)。