ASTM-D882-09塑料片材拉伸性能的標準試驗方法
1. 范圍
1.1 本試驗方法規定了塑料片材和薄膜(厚度小于1.0mm)拉伸性能的試驗方法。
注1——薄膜被強制定義為額定厚度不大于0.25mm(0.01in)的片材。
注2——厚度大于1mm(0.04in)的塑料應按D 638試驗方法測試其拉伸性能。
1.2 本試驗方法可以測試符合上述厚度和試驗機負荷量程的所有塑料。
1.2.1 夾具的靜態稱重、和恒定速率分離試驗——本試驗方法使用以恒定速率分離的
夾具夾住試驗樣本的兩端。
1.3 本試驗方法通過分離夾、拉伸指示器或標距線的位移，得出試驗樣本的拉伸度。
1.4 彈性拉伸系數的測量步驟，包括一定的應變率。
注3——拉伸系數是使用分離夾測量拉伸度得來的，使用5.2所描述的伸長計進行測量的規定也包括在本
步驟中。
1.5 從本試驗方法中獲得的數據，可以使用在工程學設計中。
1.6 所有數值采用國際單位制。圓括號內的數值僅供參考。
1.7本標準不包含任何與標準的使用相關的安全問題(如果存在的話)。在使用本標準
前，使用者有責任建立合適的安全與衛生規程，并制定標準的使用限制。
注4——本試驗方法與ISO 527-3相似，但技術上二者不能等同。ISO 527-3可使用其他類型的樣本、測試速度不同，并需要使用伸長計或表距線。
2. 相關文件
2.1 ASTM標準：[2]
D 618試驗用塑料的調理的標準實施規程
D 638塑料抗拉特性的標準試驗方法
D 4000指定塑料材料的標準分類系統
D 5947 固體塑料樣本物理尺寸的試驗方法
D 6287切片和壓片試驗樣品的標準操作規程
E 4試驗機力鑒定規程
E 691測定試驗方法精密性進行實驗室間研究的標準實施規范
2.2 ISO標準
ISO 527-3塑料拉伸性能的測定—— 第3部分:薄膜和薄板材的試驗條件[3]
3. 術語
3.1 定義——塑料拉伸試驗相關術語和符號的定義，見試驗方法D 638的附錄。
3.1.1 線性夾具——夾具的設計應使全部夾力沿垂直于試驗樣本的直線分布。這樣的
夾具通常由一個標準水平夾面和一個半圓形對面組成。
3.1.2 撕裂破壞——從樣本的邊緣開始破裂，以足以產生荷載變形曲線的緩慢速率穿
過整個樣本的一種拉伸斷裂。
4. 意義和應用
4.1 本試驗方法測得的拉伸性能對材料的定義和描述、質量控制和規格劃分非常有價值。拉伸性能會隨著樣本厚度、制備方法、試驗速度、夾具種類、和拉伸度測量方法的變化而變化。因此，當需要精確比對結果時，必須嚴格控制這些因素。除其他特殊材料有明確規范外，本試驗方法應被用作仲裁。許多材料的規范可能要求使用本試驗方法，但為了符合規范必須先進行一些程序上的調整。因此建議在使用本試驗方法前先查閱相關材料規范。D4000分類系統中的表1列出了現存的ASTM材料標準。
4.2 拉伸性能可為科研、工程學設計、質量控制和規格劃分提供相關數據。但是，在判斷實際使用中材料長時間受力的情況時，不能只參考本試驗所得數據。
4.3 彈性拉伸系數是薄塑料片材的硬度指數。若試驗環境得到精確控制，試驗結果將具有的非常好的重現性。若比較不同材料的硬度，應使用同樣尺寸的樣本。
4.4 拉伸斷裂能(TEB)是指樣本處于破裂臨界點時每單位體積所含的總能量。這一特性在一些文件中被稱為韌性，用來評估那些經常承受較大負荷的材料的性能。但是，
應變率、樣本參數、尤其是樣本瑕疵，可能會造成結果嚴重波動。因此，將TEB試驗結果用于最終應用產品的設計時，應格外小心。
4.5 材料被撕裂破壞得到的不規則數據不能與普通破壞得到的數據相比較。
5. 儀器
5.1 試驗機——試驗機應具有恒定的十字運動速率，并其必須具備下列裝置：
5.1.1 固定部件——固定或基本固定的，帶有一個夾具。
5.1.2 運動部件——可運動的，帶有第二個夾具。
5.1.3 夾具——試驗機上，固定部件和運動部件之間，用來夾住試驗樣本的一系列夾子，可以是固定的或自動對齊的。無論何種夾具系統，都應最大限度的減小相對滑動
和應力分布不均的情況。
5.1.3.1 固定夾具是牢固的安裝在試驗機的固定或可動部件上的。當使用這一類夾具時，必須小心的將樣本夾在夾具中，從而使樣本的長軸與通過夾具中心線的拉力方向
重合。
5.1.3.2 自動對齊夾具是安裝在部件上，一旦達到一定負載就會自動排成一列，以使樣本的長軸與通過夾具中心線的拉力方向重合。夾具應盡可能按拉力的方向排成一行，
以避免樣本發生旋轉而滑動。自動對齊型夾具只能在一定限度內自動調整。
5.1.3.3 應盡可能防止樣本相對夾具滑動。使用薄橡膠、磨砂布、壓力敏感膠帶、平口或鋸齒夾具，均可防止樣本滑動。夾具的表面應按試驗材料及其厚度選擇。使
用1.0mm(40mil)的吸墨紙或濾紙墊在夾具圓面上，效果更好。對于易“縮在”夾具里的材料，能始終保持恒定壓力的氣動夾更有優勢。對于經常在夾具邊緣撕裂
的材料，可稍稍增大夾具與樣本接觸處的曲率半徑。
5.1.4 驅動裝置——驅動裝置可以施加給移動部件一個相對穩定、可控制的速度。該速度應按第9節設定。
5.1.5 負荷指示器——一個合適的負荷指示裝置，能指示夾具上的試驗樣本所承受的全部拉伸負荷。本裝置在特定的試驗速率下(注5)，基本上沒有慣性滯后現象。除非使
用合適的伸長計，稱重系統的移動在測量范圍內不應超過樣本伸長量的2%。負荷指示器對樣本所承受的拉伸負荷的指示精確到1%。試驗機的精確度應按E4規范校正。
5.1.6 十字伸長指示器——一個合適的伸長指示裝置能指示夾具做十字運動時分離的距離。本裝置在特定試驗率下，基本上沒有慣性滯后現象。本指示器對夾具十字運動距
離的指示精確到1%。
5.2 伸長計(可選)——若需要的話，可使用本儀器測量被拉伸的樣本上兩個確定點間的距離。使用該儀器時，應盡量減小儀器與樣本接觸點上的壓力(見8.3)。本儀器應
自動記錄距離或樣本的任何變化，如樣本負荷的函數、所用時間的函數。若只記錄所用時間的函數，則負荷時間的數值也應記錄。本儀器必須在特定試驗速率下基本無慣
性滯后現象(見注5)。
5.2.1 彈性系數和低拉伸量的測量——使用伸長計測量彈性系數和低拉伸量(低于伸長量的20%)，應最少精確到1%，并按E83規范對C儀器的要求操作。
5.2.2 高拉伸量的測量——測量高拉伸量(大于伸長量的20%)時，儀器和相關技術指數應精確到1%。
注5——在負荷和拉伸數據的標示和記錄過程中，必須快速反應。系統需要的反應速度取決于試驗的材料(高拉伸量或低拉伸量)和應變速率。
5.3 厚度測量器——試驗方法D5947方法C所述的凈重轉盤千分尺，或等同的測量裝置，應精確到0.0025mm(0.0001in)或更小。
5.4 寬度測量儀——合適的測量器或其他能精確到0.25mm(0.010in)的儀器。
5.5 樣本裁切器——根據D6287規范選擇適合裁切薄膜和薄板材的技術和設備。
5.5.1 經證明，使用刀片的裝置特別適合裁切破裂伸長率在10-20%以上的材料。
5.5.2 由于可能造成樣本邊緣不整齊或破裂，建議不要使用沖床或壓力機裁切樣本。
6. 取樣
6.1 試驗樣本應為統一寬度和厚度的條形，長度應比夾具間距離長最少50mm(2in)。
6.2 樣本的額定寬度應不小于5.0mm(0.20in)、不大于25.4mm(1in)。
6.3 寬度和厚度的比至少為8。過窄的樣本會放大樣本邊緣的應變情況和裂紋。
6.4 裁切樣本時應盡量避免造成缺口或撕裂等可能使樣本過早斷裂的缺陷(注6)。樣本的兩邊應平行，邊緣部分寬度應小于兩夾具間樣本的長度的5%。
注6——制備樣本時，應是用顯微鏡檢查樣本是否存在缺陷。
6.5試驗樣本的厚度應恒定，當材料厚度小于0.25mm(0.010in)時，樣本厚度應小于夾具間樣本的長度的10%；當材料厚度大于0.25mm(0.010in)小于1.00mm(0.040in)時，樣本
厚度應小于夾具間樣本的長度5%。
注7——當樣本厚度超過6.5的推薦值時，試驗得到的數據可能無法表示材料的特性。
6.6 如果懷疑材料是各向異性材料，則要分別準備兩組樣本，其長軸應分別與各向異性的方向平行和垂直。
6.7 測量彈性拉伸系數時，應以250mm(10in)為樣本標準長度。本長度被用來盡可能的減小夾具滑動對試驗結果造成的影響。當該長度不可行時，在不影響試驗結果的前提
下，試驗區的長度可為100mm(4in)。但是，在仲裁中仍然應使用250mm的長度。在測試較短的樣本時，應調節試驗速率，使應變速率與標準樣本相同。
注8——一系列循環試驗[4]表明，對于厚度小于0.25mm(10mil)的材料，在夾具的圓面墊上1.0mm(40mil)吸墨紙測量試驗區為100mm的樣本所得到的結果，與使用平口夾具測量試驗區
為250mm的樣本所得的結果一樣。
注9——對于一些厚度大于0.25 mm(0.010 in)的高彈性系數材料，很難避免夾具發生滑動。
7. 實驗環境
7.1 環境——除合同或相關ASTM標準另有規定外，應按D618方法A的要求，于試驗前至少40小時將樣本的環境調節至溫度23±2°C(73.4±3.6°F)、相對濕度50±10%。解
決有關爭議時允許的誤差范圍為溫度±1°C(±1.8°F)、相對濕度±5%。
7.2 實驗環境——除合同或相關ASTM標準另有規定外，試驗應在溫度23±2°C(73.4±3.6°F)、相對濕度50±10%下進行。解決有關爭議時允許的誤差范圍為溫度±1°C(±1.8°F)、相對濕度±5%。
8. 試驗樣本的數量
8.1 對于各向同性材料，每個試樣至少要準備5 個樣本。
8.2 對于各向異性材料，每個試樣至少要準備10 個樣本。5 個長軸平行
于樣本的各向異性方向，5 個長軸垂直于樣本的各向異性方向。
8.3 若樣本在明顯缺陷處破裂、或在標準長度外破裂，也應拋棄該樣本并重新進行試
驗，除非這種缺陷或環境是被研究的對象。但是，當發生夾裂(夾具與樣本接觸處的
破裂)時，若試驗所得的數值已被證明與標準長度內發生破裂所得數值基本一致，則
夾裂可以被接受。
注10——對于某些材料，可在試驗前和試驗后使用光學正交偏振儀檢測樣本中可能或已經造成提前斷裂
的缺陷。
9. 試驗速度
9.1 試驗速度是指，試驗機無負荷運行時兩部件(或夾具)分離的速度。此分離速度
與滿負荷分離速度之差，不能超過空負荷分離速度的5%。
9.1 試驗速度應按表1所示的要求計算初始應變率。這些試驗方法中，夾具
分離速度與初始應變率的計算公式如下：
A = BC
其中：
A= 夾具的分離速度，mm(或in)/min；
B= 夾具間的初始距離，mm(或in)；
C= 初始應變率，mm/mm·min(或in/in·min)。
9.3 除材料指標另有規定外，初始應變率應按表1 中的規定。
注11——不同的初始應變率下得到的結果不具可比性；因此，當需要直接比較不同的拉伸等級的材料
時，應使在同一應變速率下比較。對于一些材料，建議在材料的屈服拉伸率的基礎上選擇應變率。
9.4 特殊情況下，例如測量拉伸破裂率得到的值與材料的分類相矛盾，導致必須選擇應變率，則應選擇較低的應變率。
9.5 測量系數時，一旦應變率和樣本尺寸與測試其他拉伸性能時不同，則應使用另外的樣本。
10.試驗步驟
10.1 選擇一個負荷范圍，使樣本在負荷范圍三分之二處破裂。為了選擇合適的負荷-樣本寬度組合，需要做幾個試驗。
10.2 沿著樣本長度方向，在幾個不同的點測量其橫截面積。測量寬度應精確到0.25mm(0.010in)。測量厚度時，對于厚度小于0.25mm(0.010in)的薄膜，應精確到0.0025mm(0.0001in)；對于厚度大于0.25mm(0.010in)小于1.0mm(0.040in)的薄膜，應精確到1%。
10.3根據表1設定夾具的初始距離。
10.4根據表1和夾具的初始距離，設定夾具分離的速度，使其要求的應變速度。將負荷計量系統、拉伸指示器和記錄系統歸零。
注12：使用伸長計測量彈性拉伸系數，比使用分離夾具地方法要精確。要小心防止伸長儀的滑動，以及避免樣本產生不適當的應力。同樣參考6.7。
10.5 如果需要測量試驗區的長度，而不是夾具間的長度，則應使用柔軟的彩色蠟筆或水筆在樣本上標出試驗區的兩端。不要使用硬物在樣本表面刻畫標線，因為這些劃痕可能會增大壓力并使樣
本過早斷裂。若使用伸長計，試驗區應為伸長計與樣本接觸點間的距離。
注13：對于一些拉伸量較高的樣本，測量其試驗區的長度是必要的。隨著樣本的伸長，夾具內襯與材料解除面積將減小，導致材料松弛。結果上來說，這個問題與夾具的滑動相似，也就是夸大了所測得的拉伸量。
10.6 將樣本放在試驗機的夾具內，小心的將樣本的主軸線與夾具接觸點的中心線對齊，將夾具牢牢地夾緊，盡可能的減小樣本滑動的可能性。
10.7 啟動機器，記錄負荷-拉伸量。
10.7.1 當夾具間的樣本全長作為測試區時，記錄負荷-夾具間距的值。
10.7.2 當試驗區已被標記在樣本上，使用合適的儀器記錄邊緣邊界線的位移。如果需要，可根據負荷指示器的讀數做出負荷-拉伸曲線。
10.7.3 當使用拉伸計時，記錄拉伸計顯示的試驗區的負荷-拉伸量。
10.8 如果需要系數值，選擇一個負荷范圍和制圖率，在X軸的30-60°范圍內做出負荷-拉伸曲線。為達到最高精確度，應使用該試驗條件下最靈敏的儀表測量負荷。如果負荷-伸長曲線偏離了線性方向，則應停止試驗。
10.9 在測量材料正割系數的試驗中，則應在材料達到規定的伸長率時停止試驗。
10.10如果測量材料的拉伸斷裂能，則應準備做應力-應力曲線的積分。可以是試驗中的電子積分，或者試驗后求取曲線下的面積(見附錄A2)。
11.計算
11.1除非曲線的初始區域不是由樣本的張緊、安裝或其他人為因素造成的，而是材料的真實反映，否則應按附錄A1做初始補償。
11.2 破裂因數(標稱值)的計算應該是最大負荷值除以樣本初始的最小寬度。結果應表示為力每單位寬度，一般是牛頓每米(磅每英寸)；報告中精確到3 位有效數字。薄膜的厚度應接近0.0025毫米(0.0001英寸)。示例：0.1300mm(0.0051in)厚的薄膜,破裂因數= 1.75kN/m(10.0 lbf/in)
注14——該法對于極其薄的塑料薄膜(厚度小于0.13mm(0.005in))是十分有效的。該種薄膜的斷裂負荷可能與橫截面面積不成正比，厚度很難精確測量。而且，該種材料由于拉伸效果、表皮效果、結晶性等因素的影響，拉伸性能與橫截面面積不成正比。
11.3 拉伸強度(標稱值)的計算是最大負荷值除以樣本初始最小橫截面積。結果表示為力每單位面積，一般是兆帕(磅每平方英寸)。報告中，數值精確到3 位有效數字。
注15：當發生撕裂破裂時，計算結果應基于破裂發生時的負荷-拉伸量。
11.4 斷裂拉伸強度(標稱值)的計算與拉伸強度的計算方法一樣，只是用破裂負荷代替最大拉伸負荷(參考注15和注16)。
注16——在很多情況下，斷裂拉伸強度和拉伸強度的計算是一樣的。
11.5 斷裂拉伸率的計算是樣本斷裂時的拉伸量除以樣本的初始標距，再乘以100。當使用標距線或者拉伸計表明試驗區時，計算時就使用該數值；否則就使用夾具間距離。結果以百分數表示，精確到為2 位有效數字。
11.6 屈服強度的計算是在屈服點時的負荷除以樣本的初始截面面積。結果表示為力每單位面積，一般是兆帕(磅每平方英寸)。精確到3 位有效數字。對于在曲線初始段表現出虎克彈性行為的材料，應按測試方法D638 的附錄所述補計算補償屈服強度。此種情況下，結果應表述微“屈服強度-補償%”。www.rcmfp.cn
11.7 屈服拉伸率的計算是以樣本屈服點的拉伸量除以樣本的初始標距，再乘以100。當使用標距線或者伸長儀標記樣本試驗區時，計算時使用該數值。計算前，要根據附錄A1 所述對樣本的拉伸進行初始補償。結果表示為百分比，精確到2 位有效數字。當使用補償屈服強度時，應該計算在補償屈服強度時的拉伸率。
11.8 彈性系數的計算是在應力-拉伸量曲線的初始部分劃一條切線，在切線上任選一點，然后以拉伸應量除以相應的應力。計算前，根據附件A1 所述對拉伸量進行初始補償。為此，拉伸應力應該是負荷值除以樣本的初始截面面積。結果表示為力每單位面積，一般是兆帕(磅每平方英寸)。精確到3 位有效數字。
11.9 正割系數計算是在一定應力下，標稱壓力除以該應力。應優先選用并計算彈性系數。然而，對于相關性質不成正比的材料，應使用并計算正割模量。做出如附件A1.3
和附件A1中的圖A1.2 所示的切線，標出出屈服點時的應力，此時的切線要經過零壓力點。計算中使用的壓力是一定的應力下的負荷除以的樣本初始截面面積。
11.10 斷裂拉伸能的計算應該是在壓力應力曲線下單位體積的能量積分值。或者是計算材料吸收的總能量除以樣本標線間的體積。如附件A2 所述，該計算可以通過電子的積分器直接得到，或者是計算曲線下的面積。結果表示為能量每單位體積，兆焦每立方米(分磅力每立方英寸)。該值精確到2 位有效數字。
11.11 在本試驗中，所有計算應精確到所要求的有效數字。
11.12 標準偏差(估計值)計算如下,精確到2位有效數字。
www.rcmfp.cn |
