硬质泡沫塑料拉伸试验

2023-04-27 | 热点项目 作者：小编

硬质泡沫塑料是一种具有微孔结构的聚合物塑料材料，具有优异的绝缘、吸能和轻质化等性能，广泛应用于建筑、包装、交通运输等领域。它的制备方法主要是通过将发泡剂加入到聚合物中，使其在高温环境下快速发生化学反应，产生气体从而形成泡孔结构。硬质泡沫塑料具有密度低、吸能能力强、绝缘性能好、成本低廉等优点，因此被广泛应用于汽车、建筑、电子、航空等多个领域。


 硬质塑料泡沫

本文旨在通过对硬质泡沫塑料的拉伸性能试验来研究和分析其物理力学性能，包括其拉伸强度、拉伸伸长率、拉伸模量等方面，为进一步了解硬质泡沫塑料的力学性质提供实验数据和理论依据。此外，对于使用硬质泡沫塑料来设计结构的工程师和设计师而言，深入了解硬质泡沫塑料的力学性能也可以为其在实践中的应用提供更多的指导和帮助，从而使其应用更加广泛和可靠。因此，本文的研究目的和意义在于分析硬质泡沫塑料的物理力学性能，为其在实际应用中提供更多的参考和应用价值。

 

 

一、实验仪器准备

 

所使用的实验仪器主要包括试验机和样品切割机。

 

试验机能够施加恒定速率的十字头运动的试验机，并能测定并记录施加在试样上的力，最大示值误差为1%。试验机的夹具应能夹紧试样，不滑脱，也不使试样局部受压而端部受损坏或破裂。可动夹具能沿着平行于试样纵轴方向恒速移动，空载速度为(2.5±0.5) mm/min。如果使用伸长仪，则其精度应为0.1mm。

 

样品切割机是用来制备试样的，推荐使用合适的车床刀具进行试样的切割。

 

 

二、样品制备方法

试样制备时应注意试样表面无瑕疵或缺陷，也不得在试样上划刻、打孔或压印标记。如果需要放置标尺，也不能影响试样表面。对于测试各向异性材料的试验，需要准备重复的两组或三组样品，其中长轴分别平行和垂直于泡孔取向的方向。

 

推荐的试样尺寸为双锥形，制备试样时需要去掉模塑表皮，但不应改变材料结构，按规定尺寸用锯或机加工方法等常规成型程序制备制样。试样表面应平整，无裂纹，并标明各向异性材料的方向。推荐的制样方法是使用切割机在小型车床上加工所需的几何形状。准备块的另一端以接收尾座中心的60°锥形端，将车床设置为最高速度。根据泡沫的密度选择切割刀片的适当切入速度。使用带锯，切掉多余的样品端(直到锥形)。推荐的标距长度应为25mm，每端的曲率半径为11.9mm，将其连接到握把表面，与中心线成18°角。但是，在任何情况下，标距长度都不得小于12.7mm。

 

试样数量不少于5个。如果试样断裂在标距之外，则应舍弃并另取试样补做。如果样品在钳口中表现出过度的滑动，则所测的拉伸强结果可能低于实际值。如果发生这种情况，建议在锥形区域旁边的试样末端留下6.35mm的肩部，或者在试验前将试样末端瞬间浸入熔融的石蜡中(温度不超过80℃)，或同时使用两种方法。

 

三、试验步骤

硬质泡沫塑料拉伸试验过程如下：

1.在试验机上安装好试样，并夹紧试样，确保夹具能够将试样均匀地拉伸而不滑动。
2.设置试验机的拉伸速率（通常为每分钟2.5±0.5mm）和试验温度（通常为23±2℃和50±5%相对湿度）。
3.开始进行试验，试验机以恒定的速率向两个方向拉伸试样。同时记录试验时的应变和应力值。
4.当试样破裂或出现明显的拉伸破坏时，停止试验并记录相关数据。

 

以下是不同拉伸速率下的实验数据示例（数据仅供参考）：


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根据上述实验数据，可以绘制出硬质泡沫塑料的应力-应变曲线。根据该曲线可以分析硬质泡沫塑料的拉伸行为和性能。曲线的斜率代表了硬质泡沫塑料的弹性模量，斜率越大代表硬质泡沫塑料越硬，具有更好的刚性；曲线上的应变硬化区域代表了硬质泡沫塑料的强度和延展性，该区域的应变增加速度越来越慢，表明材料开始发生变形并抵抗外部应力。最终的断裂点表示材料的极限强度。

 

四、关键指标

1.拉伸强度

拉伸强度是指在拉伸试验中，材料继续拉伸到断裂前的最大承载能力，通常用强度值来表示。它是刻画材料抗拉破坏能力的物理量，越高的拉伸强度表明材料具有更好的抗拉性能。它的计算公式为：拉伸强度=断裂负荷/A0（A0为试样原始横截面积），单位是N/mm²。

 

2.拉伸伸长率

拉伸伸长率是指材料在拉伸过程中，发生塑性变形后的应变量，是材料断裂前伸长部分与原长度之比。拉伸伸长率较高说明材料具有良好的延展性和韧性，可以在受到外界拉力时一定程度上变形而不会立即断裂。拉伸伸长率的计算公式为：拉伸伸长率(%)=[(断后长度-原始长度)/原始长度] × 100%。

 

3.拉伸模量

拉伸模量是指材料在线性区域内的单位应力下的应变量，是刻画材料刚性和变形能力的物理量。它通常用来表示材料的弹性变形能力，即在一定范围内的拉力作用下，材料发生的变形不会引起永久性变形。拉伸模量的计算公式为：拉伸模量=斜率×L0/A（斜率为应力-应变曲线中线性部分的斜率，L0为试样初始长度，A为试样横截面积），单位是N/mm²。

 

需要注意的是，在进行拉伸试验时，需要选择合适的试样形状和尺寸，遵循标准实验方法，严格控制试验条件，以获得准确可靠的数据。同时，需要结合材料的实际应用场景，综合评价其拉伸性能，更好地指导材料的设计和使用。

 

总的来说，硬质泡沫塑料的拉伸性能受到许多因素的影响，如泡沫密度、泡孔大小和分布、化学成分等等。通常情况下，硬质泡沫塑料具有较高的强度和刚性，但缺乏韧性和延展性，容易出现断裂。同时，硬质泡沫塑料的性能还受到外界温度、湿度等环境因素的影响，因此在进行拉伸实验时需要注意对试样状态进行调节，并控制试验条件以保证实验数据的准确性和可重复性。

 


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