聚合物的测试(穿刺、压缩和压痕)

聚合物的测试(穿刺、压缩和压痕)

2022-05-31

穿刺

在某些情况下,改变测试方法可以比传统的两点拉伸更简单,同时仍能提供制造商或研究人员所需的结果。

薄膜支撑装置(Film Support Rig)可以测量精细薄膜的机械性能。在进行测试之前,将样品放置在凸起的有机玻璃平台上的孔上,顶板可防止样品在测试过程中滑落,然后将一个5 mm不锈钢球型探头向下放入孔中时进行测试。将样品置于双轴拉伸状态。记录使膜破裂的最大力并称为样品的破裂强度。

还可以测量薄膜的回弹性和松弛特性。回弹力可以通过在缩回球探针之前将薄膜表面压低到选定的距离来评估,并计算为压缩功和回缩功之间的比率。类似地,可以通过在测试中增加一个保持期来测量松弛,以评估产品的恢复。破裂强度、回弹性和松弛度是决定任何聚合物机械性能的重要因素,使制造商能够优化产品结构和配方。

用于测量多个薄膜爆裂测试的类似装置-可转位薄膜支撑装置(Indexable Film Support)。

压缩

标准方法示例:ASTM D695ISO 604

压缩测试可用于评估材料在单轴压缩载荷下的行为。这可用于计算基本材料特性,前提是使用适当几何形状的样本(例如实心圆形或矩形截面的柱体,或一段管子)。这种类型的测试对于测量自然用于压缩的材料特别有用,例如建筑行业中使用的材料(聚合物混凝土或泡沫)。这种类型的测试对于评估非基本特性也非常有用,因为简单的压碎力测量是有帮助的。

压缩测试通常用于较硬的自支撑样品,例如用于注塑成型的热塑性聚合物或热固性聚合物。


压痕和穿透

标准方法示例:ISO 7619-1

压痕测试是许多材料(包括聚合物)力学特性的一种广泛使用的方法。从压痕测试中得出的最重要参数是硬度,通常被描述为材料对局部表面变形的抵抗力。这是一个非常有用的测试,用于监测不规则物体的质量,如软质食品的稠度和粘性。然而,如果样品有一个平坦的表面和均匀的结构,只要在测试过程中进行准确的测量,这种测试设置也可以提供有用的应力-应变数据。

装载臂以恒定的速度向下移动,将探针推入样品,直到达到一个设定的力或距离。这个力(或距离)保持一定的时间,探针以恒定的速度从样品表面撤出。样品中会留下压头的残余印记,这与发生的塑性变形的程度相对应。大部分的弹性变形在探针从样品中撤出时被释放。

聚合物通常使用球压头(布氏硬度计)或肖氏硬度计进行压痕,这两种探头都可以使用SMS质构仪进行测量。也可以使用钻石形维氏压头进行聚合物的测量。

肖氏硬度计是通过对变形阻力的测量来确定材料的压痕硬度。AD是两个最常用的标尺。

肖氏硬度不能等同于其他压痕硬度测量。它通常被用作质量控制以及研究和开发的经验性测试,而不是调查材料的特性。对于这些目的来说,它很有吸引力,因为它是一种快速测试,而且硬度标度很容易理解。

大部分的肖氏硬度测试是在标准橡胶和硫化橡胶、热塑性弹性体、凝胶和塑料上进行的。在测量任何这些材料之前,有必要参考肖氏参考表,因为有些材料更适合使用AD以外的肖氏方法。肖氏AD的探头的几何形状略有不同(如上图所示) 


非标准穿透力:粘性聚合物测量

近年来,由于为儿童设计的 "游戏粘液 "越来越受欢迎,粘性半固体聚合物的特性面临越来越多的关注。这些产品的硬度和粘性特别重要,可以用微型粘性测试装置来测量。该系统的原理是将粘性聚合物样品(或其他粘弹性半固体)置于剪切力之下,同时尽量减少切割面与大气的接触。一个固定板放在样品上,由于盖子的高度是由样品的大小和形状预先决定的,所以对样品的压缩有限。

驱动扁平刀片通过固定板中的槽,以剪切样品,并在到达设定的距离后返回。样品和刀片之间的紧密接触限制了样品流变性因通过暴露在大气中变化的可能性。