拉伸性能是聚合物力学性能中*重要、*基本的性能之一。拉伸性能的好坏,可以通过拉伸试验来检验。通过拉伸试验提供的数据,可对高分子材料的拉伸性能做价,从而为产品质量评估、产品的验收以及新材料的设计、研发提供参考。
拉伸试验是指规定的试验条件下,沿试样纵向主轴恒速拉伸,直到试样断裂或应力(负载)或应变(伸长)达到某一预定值,并测量在这一过程中试样承受的负载及伸长。其中,试样制备和外观检查,按GB1039规定进行。测绘出试样在拉伸形变过程中的应力-应变曲线,图1为典型的应力-应变曲线。应力-应变曲线一般分两个部分:弹性变形区和塑性变形区。在弹性变形区域,材料发生可完全恢复的弹性变形,应力与应变呈线性关系,符合虎克定律。在塑性变形区,形变是不可逆的塑性形变,应力和应变增加不再呈正比关系。从应力-应变曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值:拉伸强度、断裂强度、断裂伸长率、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、拉伸弹性模量、泊松比等。其中,拉伸强度也称抗张强度,是反映材料抵抗拉伸破坏的能力。
不同的高聚物材料、不同的测定条件,分别呈现不同的应力-应变行为。根据应力-应变曲线的形状,目前可大致归纳为五种类型:
(1)软而弱。拉伸强度低,弹性模量小,且伸长率也不大,如溶胀的凝胶等。
(2)硬而脆。拉伸强度和弹性模量较大,断裂伸长率小,如聚苯乙烯等。
(3)硬而强。拉伸强度和弹性模量较大,且有适当的伸长率,如硬聚乙烯等。
(4)软而韧。断裂伸长率大,拉伸强度也较高,但弹性模量低,如橡胶、顺丁橡胶等。
(5)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