影響塑料制品拉伸試驗結果的因素

馮霖明

摘 要：在對塑料拉伸性能試驗的影響因素分析中，除了塑料的分子結構以及塑料內部的缺陷可以對塑料拉伸直接產生影響之外，在塑料拉伸試驗過程中的儀器，塑料試驗的試樣制備、處理、拉伸性能試驗的環境、人員的操作過程、對試驗數據的處理以及人員自身，都會對試驗結果產生間接性的影響。本文圍繞這些影響因素進行分析研究，并在最后指出可以通過嚴格的操作和高度的責任心、有效將這些外部因素做到有效規避，以確保塑料拉伸試驗結果的準確性、可比性。

關鍵詞：塑料拉伸；試驗；影響因素

中圖分類號：TQ3 文獻標志碼：A

0 引言

在塑料制品行業中，每一種塑料在投入市場之前，都會對其性能進行測試，例如力學中的拉伸、壓縮、撕裂性等等。但是在這一階段中，其試驗的最終結果經常受到一些外部因素的干擾，導致試驗結果失去應有的準確性、可比性，這就需要測試人員通過嚴格的操作和控制，將這些外部因素有效不免，從而確保試驗結果的準確性和一致性。

1 材料試驗拉力機

用于材料試驗的拉力機（試驗機），是針對材料的力學性能進行專門測試的儀器，測試范圍包含材料的拉伸、壓縮、彎曲、撕裂等力學性能。其中材料的拉伸試驗，是以規定的標準為基礎，通過拉力機和標準形狀的試樣，對材料進行拉伸強度、斷裂伸長率、拉伸力、斷裂強度等參數進行試驗。

在塑料拉伸測試期間，由試驗機產生的對塑料拉伸試驗結果造成影響的因素主要包含：

（1）測力傳感器的精度

作為試驗機核心部分的測力傳感器，其精度對試驗數據的偏差大小起著直接性的影響，通常情況下，傳感器的精度要求在0.5%之內，同時要求具備平穩、均勻的拉伸速度，不論拉伸速度偏高或是偏低，都會對拉伸測試的結果造成影響。

（2）同軸度

在試驗機同軸度不好的情況下，會出現拉伸位移偏大的情況，導致拉伸強度會受到一定影響，試驗結果偏小。

（3）數據采集的頻率

在試驗過程中，試驗數據采集的頻率不適中，會對試驗結果造成峰值偏小的影響。

（4）夾具

試驗的夾具分為兩種，即手動、啟動兩種設計方式，在試驗過程中，要求夾住片材試樣夾具的夾緊力，隨著拉力增大同時增強，但是，需要建立在試樣不被損壞變形的基礎上。

2 試樣的制備過程

在對塑料制品進行力學性能測試階段，通常情況下會將材料制作成矩形試樣或是啞鈴形試樣進行測試。材料的制樣作業分為兩種方式，即直接利用原材料制樣和從材料制品直接取樣，其中，原材料制樣中涵蓋了膜壓成型、延壓成型、吹膜成型、注塑成型等多種方法，雖然每種制樣方法，其過程都符合相關的標準，但是不同的制樣方法，其試驗結果都不具備可比性。在同一種制樣方法中，要求其模具的結構、成型時的壓力、溫度、冷卻速度和工藝過程都必須相同，不然在塑料成型的過程中，塑料的晶度、分子取向等微觀結構就會發生較大變化，進而對試驗結果造成影響。

在塑料材料吹膜或是壓片后，再通過制樣機和標準切刀將其進行標準的試樣，其中，對制樣切刀要求規范鋒利，不規范的制樣切刀會導致試樣的毛邊、劃損缺陷問題產生。另外，試驗對試樣的要求，需要試樣的尺寸、規格完全一致，試樣厚度的不同會造成不同的試驗結果，試樣厚度大會造成結果偏小。例如聚丙烯試樣，在100mm/min的拉伸速度下，試樣的厚度越大，拉伸強度就越低，造成該情況的原因是過厚的試樣有較高的概率存在缺陷。

在從制品上進行直接取樣時，需要取樣選擇具備代表性的位置進行取樣，并且須遠離制品的轉角、邊緣部位，同時變換不同的位置、角度進行取樣。在試樣制備后，對其放置、處理需要處于恒溫條件下，對進行GB/T 2918—1982標準處理。在放置過程中，會引起塑料試樣分子構型、分子量、物理狀態的變化，還可以對內存的殘余應力有效消除。

3 試驗的具體操作

在試驗人員進行塑料拉伸性能測試階段，針對拉伸速度的操作，會直接對塑料試樣的力學行為造成直接的影響，因為塑料材料隸屬于黏性材料范疇，其變形速度直接取決于應力松弛過程，在拉伸速度較快的情況下，外力作用高于分子鏈的運動速度，試樣拉伸強度、屈服應力會隨之增大，斷裂伸張率會相對減小。相反，當拉伸處于低速狀態，就為分子鏈創建了重排、位移的時間空間，塑料會呈現出韌性行為，拉伸強度減小，斷裂伸長率有所增大。

4 試驗環境

在塑料拉伸試驗過程中，存在著很多對試驗造成影響的因素，例如震動影響、靜電、污染、溫度、濕度、輻射等因素，在這些因素中影響最大的為溫度、濕度因素。

GB/T2918—1982明確規定試驗室的標準溫度為23℃±2℃，相對濕度45%～55%。溫度對熱塑性塑料拉伸測試的影響很大，試驗曲線會隨著溫度上升，其拉伸的強度、彈性模量會變小，斷裂伸長率會變大。

試驗環境的相對濕度，通常情況下對吸水率大的塑料材料會造成較大影響。一些塑料在吸水后，內部的水分子會起到增韌劑、偶聯劑的功能，塑料的剛性和韌性將會發生改變。例如PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、乙酸纖維素這類熱塑性塑料，相對濕度對就會對其造成較大的影響，相反，濕度對吸水率小的塑料，會產生較小的影響，因此，針對塑料拉伸性能的測試工作，必須在處于恒溫條下的試驗室進行操作。

5 人為處理數據

在塑料拉伸性能試驗中，對數據的處理直接關系到試驗結果的精確程度，對結果起到決定性的作用。當前，有關于材料力學性能試驗的相關數據基本具備了程序化處理，多數都是通過計算機進行處理完成的。但是，在力學性能試驗中，仍然有一些試驗數據還在人力進行測試、計算，例如測試試樣的尺寸、試樣位移的變化以及試樣伸長率等，在對這些數據進行處理過程中，都采用四舍五入的計算原則，將進行測試后得到的數據進行四舍五入社區位數截取，只取試驗所需要的數據，將超大、超小的部分舍去，對試驗要求的試樣個數進行補充，這一過程就會對試驗的最終結果造成一定的影響。

6 試驗人員因素

對塑料進行拉伸性能測試階段，其試驗的全過程基本都處于人為操作環境下，因此人為造成試驗結果與實際應有結果有所差異在所難免，即使是富含測試經驗，試驗精細的專業人員針對同一試樣的多次測試，其結果每次都會出現些許的差異。在試驗過程中，人為因素涉及多個環節，錄入取樣、制樣的過程以及試樣處理、數據處理，人維護因素對這些環節的影響，都會間接性或直接性地對試驗結果造成影響。

結語

通過上述內容可以了解到影響塑料的拉伸試驗結果的因素，除了塑料本身的許多內在因素外，許多的外在因素都會對其試驗結果會起到很大的影響，而這些問題在實際的操作中是可以有效避免的，需要提高試驗人員的職業素養，并且具備高度的責任心，對材料力學性能的試驗秉承嚴格操作的原則，盡量將外在因素最大化規避，從而確保塑料拉伸試驗以及其他力學性能試驗結果的準確性、可比性。

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