【2017年整理】〔Knowledge〕常见的塑胶测试方法(繁体中文版).docVIP

常用的塑料测试方法简介 PAGE 1 拉伸強度和拉伸模量 ASTM D 638, ISO R527, DIN 53455, DIN53457 瞭解材料對負載的回應程度是瞭解材料性能的基礎。通過測試在一定應力下材料的變形程度（應變），設計者可以預測材料在其工作環境下的應用（如圖1）。 圖1 拉伸應力－應變曲線 A：彈性形變的極限值 B：屈服點 C：最大強度 O-A:屈服區域，發生彈性形變 超過A點：塑性變形 圖2：ASTM D 6， 拉伸試樣的尺寸 模量： 應力/應變 Mpa 屈服應力： 開始發生塑性變形的應力 Mpa 斷裂應力 發生斷裂時的應力 Mpa 斷裂伸長率 材料發生斷裂時的應變 ％ 彈性極限 開始發生彈性形變的終點 彈性模量 發生在塑性變形時的模量 Mpa 測試速度： A速度：1mm/mm 拉伸模量 B速度：5mm/mm 填充材料 的拉伸應力/應變 C速度：50mm/mm 為填充材料的拉伸應力/應變 彎曲強度和彎曲模量 ASTM D 790, ISO 178, DIN 53452 彎曲強度是用來測量材料抵制撓曲變形的能力或者是測試材料的剛性。與拉伸負載不同的是，在測試彎曲時，所有的應力載入在一個方向上。用壓頭壓在試樣的中部使其形成一個3點的負載，在標準測試儀上，恒定的壓縮速度為2mm/mm. 通過電腦收集的資料，測繪出試樣的壓縮負荷－變形曲線，來計算壓縮模量。在曲線的線性區域至少取5個點的負載和變形。 彎曲模量（應力與應變的比值）是表徵材料彎曲性能的重要指標。壓縮模量是指在應力－應變的曲線的線性範圍內，壓縮應力與壓縮應變之比。 壓縮應力與壓縮應變的單位都是Mpa。 圖3：彎曲測試示意圖 耐磨性能測試 GE測試方法與ASTM D 1044, ISO 3537, DIN 52347測試方法相似 用Taber 磨損機磨損測試試樣，通過計算試樣的磨損量來表徵材料的耐磨性能。測試試樣放置在一個以恒定轉速60rpm的旋轉轉盤上（如圖4所示），把一定重量的砂輪壓在測試試樣上（轉盤是通過人工磨出來的，可以獲得不同重量的轉盤）。當轉盤達到規定的圈數，測試結束。然後稱量磨損掉下來的試樣碎片的品質來表徵材料的耐磨性能指標，耐磨性的指標是mg/1000圈。 ASTM與ISO區別 ASTM測試試樣的厚度是3mm，而ISO測試試樣為4mm。試樣厚度的不同，將會導致測試結果的不同。測試結果的不同是因為測試方法的不同，而不是因為材料性能的不同。 ISO測試方法不僅是測試條件，以及試樣的尺寸與ASTM不同，而且ISO的測試試樣需要根據ISO294的標準，以規定的加工條件來加工測試試樣。 衝擊性能 在標準的測試中，比如拉伸，彎曲測試，材料吸收能量是比較緩慢的，但是在現實的應用中，材料經常會吸收突如其來的能量，例如掉落的物體，大風，坍塌，高空墜落等。衝擊測試的目的就是類比這些情況，缺口與非缺口衝擊測試就是表徵材料在指定衝擊應力下的行為，以此在表徵材料的脆性與韌性。 衝擊測試的資料不能作為材料設計的依據。材料特定的行為可以通過測試不同條件下的測試實驗來獲得，比如改變缺口的大小和測試溫度。 衝擊測試是在擺錘式懸臂梁衝擊儀上實現的，試樣被固定在夾具上，一個擺錘（具有固定半徑的衝擊刃）從固定的高度釋放，使得試樣能夠吸收暫態能量。擺錘釋放的高度與最後擺回去的高度差值代表了測試樣條的斷裂吸收的能量。測試需要在室溫下進行，或者是低溫下進行（表徵材料的低溫衝擊韌性）。測試樣條有不同的類型以及不同的缺口的尺寸。 衝擊測試的結果不是絕對的 ，除非測試樣條的幾何形狀和實際最終使用的環境一致。如果兩種材料的失效速率和失效的模式一樣的話，那麼材料在兩種測試方法下的衝擊性能是等同的。 衝擊性能的比較 ASTM與ISO 衝擊性能對測試試樣的厚度和分子取向很敏感。ASTM與ISO方法中使用的試樣的厚度差別可能對衝擊的影響很大。厚度從3mm變為4mm甚至通過分子品質和試樣厚度對IZOD缺口衝擊性能使失效方式發生改變，從塑性轉成脆性（如圖9所示）。但是在3mm顯示脆性的材料如礦物和玻璃填充等級的材料不受影響。添加了衝擊改性劑的材料也不受此因素的影響。 圖9：測試試樣的厚度和分子取向對衝擊性能的影響 缺口衝擊強度 ASTM D25