苯乙烯自由基懸浮聚合【共享精品-】

1、高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗實驗一實驗一 苯乙烯自由基懸浮聚合苯乙烯自由基懸浮聚合高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗一、實驗目的一、實驗目的（1）通過對苯乙烯單體的懸浮聚合實驗，了）通過對苯乙烯單體的懸浮聚合實驗，了解自由基懸浮聚合的方法和配方中各組分解自由基懸浮聚合的方法和配方中各組分的作用；的作用；（2）學習懸浮聚合的操作方法；）學習懸浮聚合的操作方法；（3）通過對聚合物顆粒均勻件和大小的控制，）通過對聚合物顆粒均勻件和大小的控制，了解分散劑、升溫速度、攪拌形式與攪拌了解分散劑、升溫速度、攪拌形式與攪拌速度對懸浮聚合的重要性。速度對懸浮聚合的重要性。高分子材料工程

2、綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理懸浮聚合實質上是借助于較強烈的攪拌和懸浮劑的作用，通常是將不溶于水的單體分散在介質水中，利用機械攪拌。將單體打散成直徑為0.01-5mm的小液滴的形式進行本體聚合。在每個小液滴內，單體的聚合過程和機理與本體聚合相似。懸浮聚合解決了本體聚合中不易散熱的問題，產物容易分離，清洗可以得到純度較高的顆粒狀聚合物。其主要組分有四種：單體、分散介質（水）、懸浮劑、引發(fā)利。1單體 單體不溶于水，如：苯乙烯（styrene）、醋酸乙烯酯（vinyl acetate）、甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate）等。2分散介質 分散介質大多為水，作

3、為熱傳質介質。3懸浮劑 調節(jié)聚合體系的表面張力、粘度、避免單體液滴在水相中粘結。 （1）水溶性高分子，如天然物：明膠（gelatin）、淀粉（strch）；合成物：聚乙烯醇（PVA）等。 （2）難溶性無機物，如BaSO4、BaCO3、CaCO3、滑石粉、粘土等。 （3）可溶性電介質：NaCl、KCl、NaSO4等。4引發(fā)劑 主要為油溶性引發(fā)劑，如過氧化二苯甲酰（BPO）、偶氮二異丁腈（AIBN）等。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗三、主要儀器和試劑三、主要儀器和試劑1實驗儀器實驗儀器 三口瓶（三口瓶（250mL）1，球形冷凝管，球形冷凝管1，電熱鍋電熱鍋1，攪拌馬達與攪拌棒，攪拌馬

4、達與攪拌棒1，溫度，溫度計（計（100）1，量筒（，量筒（100mL）1，錐，錐形瓶（形瓶（100mL）1，布氏漏斗，布氏漏斗1和抽濾和抽濾瓶瓶1。2實驗試劑實驗試劑 苯乙烯單體，過氧化二苯甲酰（苯乙烯單體，過氧化二苯甲酰（BPO），），聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA），去離子水。），去離子水。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗四實驗步驟四實驗步驟（1）架好帶有冷凝管、溫度汁、三口燒瓶的）架好帶有冷凝管、溫度汁、三口燒瓶的攪拌裝置，如右圖所示；攪拌裝置，如右圖所示；（2）分別將）分別將0.3gBPO和和16mL苯乙烯加入苯乙烯加入100mL錐形瓶中，輕輕搖動至溶解后加入錐形瓶中，輕輕搖動

5、至溶解后加入250mL三口燒瓶中；三口燒瓶中；（3）再將）再將7-8mL0.3%PVA溶液和溶液和130mL去離去離子水沖洗錐形瓶及量筒后加入子水沖洗錐形瓶及量筒后加入250mL三口三口燒瓶中開始攪拌和加熱；燒瓶中開始攪拌和加熱；（4）在半小時內，將溫度慢慢加熱至路）在半小時內，將溫度慢慢加熱至路85-90，并保持此溫度聚合反應，并保持此溫度聚合反應2h后，用吸后，用吸管吸少量反應液于含冷水的表面皿中觀察，管吸少量反應液于含冷水的表面皿中觀察，若聚合物顆粒變硬可結束反應；若聚合物顆粒變硬可結束反應；（5）將反應液冷卻至室溫后，過濾分離，反）將反應液冷卻至室溫后，過濾分離，反復水洗后，用復水洗后

6、，用50以下的溫風干燥后，稱以下的溫風干燥后，稱重。重。 圖圖1 懸浮聚合裝置圖懸浮聚合裝置圖高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗五、注意事項五、注意事項（1）除苯乙烯外，其他可進行懸浮聚合的單體，還有氯乙）除苯乙烯外，其他可進行懸浮聚合的單體，還有氯乙烯（烯（vinyl chloride）、甲基丙烯酸甲酯（）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、醋酸）、醋酸乙烯酯（乙烯酯（VAc）等；）等；（2）攪拌太激烈時，易生成砂粒狀聚合物；攪拌太慢時，）攪拌太激烈時，易生成砂粒狀聚合物；攪拌太慢時，易產生結塊，附著在反應器內壁或攪拌棒上；易產生結塊，附著在反應器內壁或攪拌棒上；（3）PVA難溶于水，必須

7、待難溶于水，必須待PVA完全溶解后，才可以開始完全溶解后，才可以開始加熱；加熱；（4）稱量）稱量BPO采用塑料匙或竹匙，避免使用金屬匙；采用塑料匙或竹匙，避免使用金屬匙；（5）是否能獲得均勻的細珠狀聚合物與攪拌速度的確定有）是否能獲得均勻的細珠狀聚合物與攪拌速度的確定有密切的關系。聚合過程中，不宜隨意改變攪拌速度。密切的關系。聚合過程中，不宜隨意改變攪拌速度。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗六六. 思考題思考題（1）影響粒徑大小的因素有哪些？）影響粒徑大小的因素有哪些？（2）攪拌速度的大小和變化，對粒徑的影響）攪拌速度的大小和變化，對粒徑的影響如何？如何？高分子材料工程綜合實驗高分

8、子材料工程綜合實驗實驗二實驗二 聚合物紅外分析聚合物紅外分析高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗教材與教學參考書教材與教學參考書&吳智華編。高分子材料加工工程實驗教程，北京：化學工業(yè)出版社，2004年。&歐國榮，張德震主編。高分子科學與工程實驗，上海：華東化工學院出版社，1997年。&韓哲文主編。高分子科學實驗，上海：華東理工大學出版社，2005年。&張舉賢。高分子科學實驗，鄭州：河南大學出版社，1997年。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗聚合物紅外分析聚合物紅外分析一、實驗目的一、實驗目的1. 了解紅外光譜分析法的基本原理。2. 初步掌握

9、紅外光譜試樣的制備和簡易紅外光譜儀的使用。3. 初步學會查閱紅外光譜圖和剖析、定性分析聚合物。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗聚合物紅外分析聚合物紅外分析二、實驗原理二、實驗原理 按照量子學說。當分子從一個量子態(tài)躍遷到另一個量子態(tài)時，就要發(fā)射或吸收電磁波，兩個量子狀態(tài)間的能量差E與發(fā)射或吸收光的頻率，之間存在如下關系： Ehn式中，h為普朗克常數，等于6.62610-34Js。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗聚合物紅外分析聚合物紅外分析圖圖2-1 PETP的紅外光譜圖的紅外光譜圖1-非晶；2-部分結晶二、實驗原理二、實驗原理高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗

10、聚合物紅外分析聚合物紅外分析圖圖2-2 雙光束紅外光譜儀雙光束紅外光譜儀S-光源；M-反射鏡；SC-樣品池；RC-參比池；A-衰減器；RM-旋轉鏡；SL-狹縫；SI-光柵；G-光柵或棱鏡；D-檢測器；EI-電子放大器；RE-繪圖系統(tǒng)二、實驗原理二、實驗原理高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗聚合物紅外分析聚合物紅外分析三、實驗儀器三、實驗儀器 SP1100光柵色散型，5DX-FTIR：干涉型的紅外光譜儀。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗聚合物紅外分析聚合物紅外分析四、實驗步驟四、實驗步驟l. 試樣制備試樣制備（1）成品薄膜（2）溶液鑄膜（3）熱壓成膜（4）涂鹵化物晶片法2.

11、 紅外光譜圖的測繪紅外光譜圖的測繪高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗聚合物紅外分析聚合物紅外分析五、結果處理五、結果處理 從測繪得到的紅外光譜圖上找出主要基團的特征吸收，與標準光譜圖對照，分析鑒定試樣屬何種聚合物。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗實驗三實驗三 凝膠滲透色譜測定聚合凝膠滲透色譜測定聚合 物的分子質量物的分子質量高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗教材與教學參考書教材與教學參考書&吳智華編。高分子材料加工工程實驗教程，北京：化學工業(yè)出版社，2004年。&歐國榮，張德震主編。高分子科學與工程實驗，上海：華東化工學院出版社，1997年。&

12、amp;韓哲文主編。高分子科學實驗，上海：華東理工大學出版社，2005年。&張舉賢。高分子科學實驗，鄭州：河南大學出版社，1997年。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量一、實驗目的一、實驗目的1. 了解凝膠滲透色譜的原理；2. 了解凝膠滲透色譜的儀器構造和凝膠滲透色譜的實驗技術；3. 測定聚苯乙烯樣品的相對分子質量分布。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理 凝膠滲透色譜（Gel Permeation Chromatography，簡稱GPC）也稱為體積排除色譜（Size Excl

13、usion Chromatography，簡稱SEC）的作用是分離同一聚合物中不同相對分子質量的高分子組分。 凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗圖圖3-1 GPC/SEC的構造的構造凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量二、實驗原理二、實驗原理高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗圖圖3-2 GPC/SEC淋洗曲線和淋洗曲線和“切割法切割法”示意圖示意圖凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量二、實驗原理二、實驗原理高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗 實驗

14、證明淋洗體積和聚合物相對分子質量有如下關系： lnM=A-BVe或lgM=A-BV式中M為高分子組分的相對分子質量，A、B（或A、B）與高分子鏈結構、支化以及溶劑溫度等影響高分子在溶液中的體積的因素有關，也與色譜的固定相、體積和和操作條件等儀器因素有關。 凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量二、實驗原理二、實驗原理高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗三、儀器和試劑三、儀器和試劑1. 組合式GPC/SEC儀（美國Waters公司），電子天平，13mm微孔過濾器，配樣瓶，注射針筒等。2. 四氫呋喃（AR）（淋洗液），懸浮聚合的聚苯乙烯（被測樣品），窄相對分子質量

15、分布的聚苯乙烯（標準樣品）。凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗四、準備工作四、準備工作1. 樣品配制2. GPC/SEC的標定凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗五、實驗步驟五、實驗步驟1. 儀器觀摩2. 樣品測定凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗六、數據處理六、數據處理式中，Hi是切割快的高度。iiiiiniiinHHHMWM11iiiiiniiiwHMHMWM1凝膠滲透色譜

16、測定聚合物的分子質量凝膠滲透色譜測定聚合物的分子質量高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗實驗四實驗四 熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗教材與教學參考書教材與教學參考書&吳智華編。高分子材料加工工程實驗教程，北京：化學工業(yè)出版社，2004年。&歐國榮，張德震主編。高分子科學與工程實驗，上海：華東化工學院出版社，1997年。&韓哲文主編。高分子科學實驗，上海：華東理工大學出版社，2005年。&張舉賢。高分子科學實驗，鄭州：河南大學出版社，1997年。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成

17、型熱塑性塑料注射成型一、實驗目的一、實驗目的1. 了解柱塞式和移動螺桿式注射機的結構特點及操作程序；2. 掌握熱塑性塑料注射成型的實驗技能及標誰測試樣條的制作方法；3. 掌握注射成型工藝條件的確定及其與注射制品質量的關系。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型二、基本原理二、基本原理1. 注射過程原理注射過程原理 熱塑性塑料的注射過程包括加料、塑化、注射充模、冷卻固化和脫模等幾個工序。1）合模與鎖緊2）注射充模 3）保壓4）制品的冷卻和預塑化5）脫模高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型2. 注射成型工藝條件注

18、射成型工藝條件1）溫度：注射成型過程需要控制的溫度包括料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。2）壓力：注射過程中的壓力包括塑化壓力（背壓）和注射壓力。3）時間：完成一次注射成型所需的全部時間稱為注射成型周期，它包括注射（充模、保壓）時間、冷卻（加料、預塑化）時間及其他輔助（開模、脫模、嵌件安放、閉模）時間。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型三、設備儀器與原料三、設備儀器與原料1. 設備儀器2. 原料高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型圖圖4-1 移動螺桿式注射劑結構示意圖移動螺桿式注射劑結構示意圖1動模飯；2注射

19、模具；3定模板；4噴嘴；5料斗；6螺桿傳動齒輪；7注射油缸；8液壓泵；9螺桿；10加熱料筒；11加熱器；12頂出桿（銷）；13鎖模油缸高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型四、準備工作四、準備工作1. 原料淮備，干燥PP或PS樹脂。2. 詳細觀察，了解注射機的結構，工作原理，安全操作等。3. 擬定各項成型工藝條件。4. 安裝模具并進行試模。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型五、實驗步驟五、實驗步驟1. 注射機開車；2. 設定各項成型工藝條件，對料筒進行加熱，達到預定溫度后，穩(wěn)定30min；3. 注射成型操作

20、；4. 重復上述操作程序，在不同保壓時間和冷卻時間下注射制品；5. 測定制品的成型收縮率，測試注射樣品的力學性能。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型六、數據處理六、數據處理 測量注射模腔的單向長度L1，測量注射樣品在室溫下放置24h后的單向長度L2，按下式計算成型收縮率：100%121LLL收縮率高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗熱塑性塑料注射成型熱塑性塑料注射成型七、注意事項七、注意事項1. 根據實驗的要求可選用點動、手動、半自動、全自動等操作方式，選擇開關設在控制箱內。2. 在行駛操作時。須把限位開關及時間繼電器調整到相應的位置上。3

21、. 未經實驗室工作人員的許可，不得操作注射機或任意動注射機控制儀表上的按鈕和開關。4. 不得將金屬工具接觸模具型腔。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗實驗五實驗五 聚合物拉伸性能測試聚合物拉伸性能測試高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗一、實驗目的一、實驗目的（1）繪制聚合物的應力）繪制聚合物的應力-應變曲線。測定其應變曲線。測定其屈服強度、拉伸強度、斷裂強度和斷裂伸屈服強度、拉伸強度、斷裂強度和斷裂伸長率；長率；（2）觀察不同聚合物的拉伸特征，了解測試）觀察不同聚合物的拉伸特征，了解測試條件對測試結果的影響；條件對測試結果的影響；（3）熟悉電子拉力機原理以及使用方法。）熟悉

22、電子拉力機原理以及使用方法。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理拉伸實驗是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和速度條件下，對標準試樣沿縱軸方向施拉伸實驗是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和速度條件下，對標準試樣沿縱軸方向施加靜態(tài)拉伸負荷，直到試樣被拉斷為止。用于聚合物應力加靜態(tài)拉伸負荷，直到試樣被拉斷為止。用于聚合物應力-應變曲線測定的電子應變曲線測定的電子拉力機是將試樣上施加的載荷、形變通過壓力傳感器和形變測量裝置轉變成電拉力機是將試樣上施加的載荷、形變通過壓力傳感器和形變測量裝置轉變成電信號記錄下來，經計算機信號記錄下來，經計算機處理后，測繪出試樣在拉伸變形過程中的拉伸應力處理后

23、，測繪出試樣在拉伸變形過程中的拉伸應力-應應變曲線。從應力變曲線。從應力-應變曲線上可得到材料的各項拉伸性能指標值：如拉伸強度、應變曲線上可得到材料的各項拉伸性能指標值：如拉伸強度、拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、偏置屈服應力、拉伸彈性模量、斷裂伸長率等拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、偏置屈服應力、拉伸彈性模量、斷裂伸長率等。應力應力-應變曲線一般分兩個部分：彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)。在彈性變形區(qū)域，應變曲線一般分兩個部分：彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)。在彈性變形區(qū)域，材料發(fā)生可完全恢復的彈性變形，應力與應變呈線性關系，符合虎克定律。在材料發(fā)生可完全恢復的彈性變形，應力與應變呈線性關系，符合虎克定律。在塑性變

24、形區(qū)，形變是不可逆的塑性形變。應力和應變增加不再呈正比關系，最塑性變形區(qū)，形變是不可逆的塑性形變。應力和應變增加不再呈正比關系，最后出現斷裂。后出現斷裂。不同的高聚物材料、不同的測定條件，分別呈現不同的應力不同的高聚物材料、不同的測定條件，分別呈現不同的應力-應變行為。根據應應變行為。根據應力力-應變曲線的形狀，目前大致可歸納成五種類型。應變曲線的形狀，目前大致可歸納成五種類型。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理（1）軟而弱 拉伸強度低，彈性模量小。且伸長率也不大，如溶脹的凝膠等。（2）硬而脆 拉伸強度和彈性模量較大，斷裂伸長率小，如聚苯乙烯等。（3）硬而強

25、 拉伸強度和彈性模量較大，且有適當的伸長率，如硬聚氯乙烯等。（4）軟而韌 斷裂伸長率大，拉伸強度也較高，但彈性模量低，如天然橡膠、順丁橡膠等。（5）硬而韌 彈性模量大，拉伸強度和斷裂伸長率也大，如聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍等。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理影響聚合物拉伸強度的因素有：（1）高聚物的結構和組成 聚合物的相對分子質量及其分布、取代基、交聯、結晶和取向是決定其機械強度的主要內在因素；通過在聚合物中填加填料，采用共聚和共混方式來改變高聚物的組成可以達到提高聚合物的拉伸強度的目的。（2）實驗狀態(tài) 拉伸實驗是用標準形狀的試樣，在規(guī)定的標淮化狀態(tài)下測定

26、聚合物的拉伸性能。標準化狀態(tài)包括：試樣制備、狀態(tài)調節(jié)、實驗環(huán)境和實驗條件等。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗三、儀器與樣品三、儀器與樣品 1儀器儀器（1）拉力試驗機）拉力試驗機 CMT系列微機控制電子拉力試驗機。系列微機控制電子拉力試驗機。（2）游標卡尺。）游標卡尺。2試樣試樣 本實驗材料為聚丙烯（本實驗材料為聚丙烯（PP）I型試樣。型試樣。 高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗四準備工作四準備工作 （1）試樣的制備和外觀檢查，按）試樣的制備和外觀檢查，按GB1039-1992規(guī)定的進行；試規(guī)定的進行；試樣的狀態(tài)調節(jié)和實驗環(huán)境按樣的狀態(tài)調節(jié)和實驗環(huán)境按GB2918規(guī)定執(zhí)行

27、。規(guī)定執(zhí)行。（2）試樣編號，測量試樣工作部分的寬度和厚度，精確至）試樣編號，測量試樣工作部分的寬度和厚度，精確至0.01mm。每個試樣測量三點，取算術平均值。每個試樣測量三點，取算術平均值。（3）在試樣中間平行部分做標線，標明標距）在試樣中間平行部分做標線，標明標距G0，此標線對測試，此標線對測試結果不應有影響。結果不應有影響。（4）熟悉電子拉力實驗機的結構，操作規(guī)程和注意事項。）熟悉電子拉力實驗機的結構，操作規(guī)程和注意事項。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗五、實驗步驟五、實驗步驟（1）開機：試驗機）開機：試驗機-打印機打印機-計算機；計算機；（2）進入試驗軟件，選擇好聯機方向，選

28、擇正確的通訊口，選擇對應的傳感器及引伸儀）進入試驗軟件，選擇好聯機方向，選擇正確的通訊口，選擇對應的傳感器及引伸儀后聯機；后聯機；（3）檢查夾具，根據實際情況（主要是試樣的長度及夾具的間距）設置好限位裝置；在）檢查夾具，根據實際情況（主要是試樣的長度及夾具的間距）設置好限位裝置；在試驗軟件內選擇相應的試驗方案，進入試驗窗口，輸入試驗軟件內選擇相應的試驗方案，進入試驗窗口，輸入“用戶參數用戶參數”；（4）夾持試樣，夾具夾持試樣時，要使試樣縱軸與上、下夾具中心線相重合，并且要松）夾持試樣，夾具夾持試樣時，要使試樣縱軸與上、下夾具中心線相重合，并且要松緊適宜，以防止試樣滑脫或斷在夾具內；緊適宜，以防

29、止試樣滑脫或斷在夾具內；（5）點擊）點擊“運行運行”，開始自動試驗；，開始自動試驗；（6）試片拉斷后，打開夾具取出試片；）試片拉斷后，打開夾具取出試片；（7）重復）重復3-6步驟，進行其余樣條的測試。若試樣斷裂在中間平行部分之外時，此試樣作步驟，進行其余樣條的測試。若試樣斷裂在中間平行部分之外時，此試樣作廢，另取試樣補做；廢，另取試樣補做；（8）試驗自動結束后，軟件顯示試驗結果；點擊）試驗自動結束后，軟件顯示試驗結果；點擊“用戶報告用戶報告”，打印試驗報告。，打印試驗報告。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗六、數據處理六、數據處理（1）拉伸強度或拉伸斷裂應力或拉伸屈服應力（）拉伸強度

30、或拉伸斷裂應力或拉伸屈服應力（MPa） （34-1）式中，式中，p最大負荷或拉伸斷裂應力或屈服負荷，最大負荷或拉伸斷裂應力或屈服負荷，N； b試樣工作部分寬度，試樣工作部分寬度，mm； d試樣工作部分厚度，試樣工作部分厚度，mm。（2）斷裂伸長率（）斷裂伸長率（%） （34-2）式中：式中：L試樣原始標距，試樣原始標距，mm； L0試樣斷裂時標線間距離，試樣斷裂時標線間距離，mm。計算結果以算術平均值表示，取三位有效數值，取二位有效數值。計算結果以算術平均值表示，取三位有效數值，取二位有效數值。bdpt00LLLt高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗七、注意事項七、注意事項 微機控制電

31、子拉力試驗機屬精密設備，在操作材料試微機控制電子拉力試驗機屬精密設備，在操作材料試驗機時，務必遵循操作規(guī)程，精力集中，認真負責。驗機時，務必遵循操作規(guī)程，精力集中，認真負責。 （1）每次設備開機后要預熱）每次設備開機后要預熱10min，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，才可，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，才可進行實驗工作；如果剛關機，需要再開機，至少保證進行實驗工作；如果剛關機，需要再開機，至少保證1min的間隔時間。任何時候都不能帶電腦拔電源線和信號線。的間隔時間。任何時候都不能帶電腦拔電源線和信號線。否則很容易損壞電氣控制部分。否則很容易損壞電氣控制部分。 （2）試驗開始前一定要調整好限位檔圈，以免操作失誤）試驗開始前一定要

32、調整好限位檔圈，以免操作失誤損壞力值傳感器。損壞力值傳感器。 （3）試驗過程中，不能遠離試驗機。）試驗過程中，不能遠離試驗機。 （4）試驗過程中，除停止鍵和急停開關外，不要按控制盒）試驗過程中，除停止鍵和急停開關外，不要按控制盒上的其他按鍵，否則會影響試驗。上的其他按鍵，否則會影響試驗。 （5）試驗結束后，一定要關閉所有電源。）試驗結束后，一定要關閉所有電源。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗八、思考題八、思考題（1）對于拉伸試樣，如何使拉伸實驗斷裂在有效部分？分）對于拉伸試樣，如何使拉伸實驗斷裂在有效部分？分析試樣斷裂在標線外的原因？析試樣斷裂在標線外的原因？（2）改變實驗的拉伸速

33、度會對測試結果產生什么影響？）改變實驗的拉伸速度會對測試結果產生什么影響？（3）同樣的）同樣的PP材料，為什么測定的拉伸性能（強度、斷裂材料，為什么測定的拉伸性能（強度、斷裂伸長率、模量）有差異？伸長率、模量）有差異？（4）試比較橡膠、塑料在應力）試比較橡膠、塑料在應力-應變曲線中的不同？應變曲線中的不同？高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗實驗六實驗六 聚合物沖擊性能測試聚合物沖擊性能測試高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗一、實驗目的一、實驗目的（1）測定聚合物的沖擊強度，了解其對制品）測定聚合物的沖擊強度，了解其對制品使用的重要性；使用的重要性；（2）熟悉聚合物的沖擊性能

34、測試的原理，掌）熟悉聚合物的沖擊性能測試的原理，掌握擺錘式沖擊試驗機操作方法；握擺錘式沖擊試驗機操作方法；（3）掌握實驗結果處理方法，了解測試條件）掌握實驗結果處理方法，了解測試條件對測定結果的影響。對測定結果的影響。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理沖擊性能實驗是在沖擊負荷的作用下測定材料的沖擊強度。在實驗中，對聚合沖擊性能實驗是在沖擊負荷的作用下測定材料的沖擊強度。在實驗中，對聚合物試樣施加一次沖擊負荷使試樣破壞，記錄下試樣破壞時或過程中試樣單位截物試樣施加一次沖擊負荷使試樣破壞，記錄下試樣破壞時或過程中試樣單位截面積所吸收的能量，即得到沖擊強度。由于聚合

35、物的制備方法和本身結構的不面積所吸收的能量，即得到沖擊強度。由于聚合物的制備方法和本身結構的不同。它們的沖擊強度也各不相同。在工程應用上，沖擊強度是一項重要的性能同。它們的沖擊強度也各不相同。在工程應用上，沖擊強度是一項重要的性能指標。通過抗沖擊試驗，可以評價聚合物在高速沖擊狀態(tài)下抵抗沖擊的能力或指標。通過抗沖擊試驗，可以評價聚合物在高速沖擊狀態(tài)下抵抗沖擊的能力或判斷聚合物的脆性和韌性程度。判斷聚合物的脆性和韌性程度。沖擊試驗的方法很多，根據實驗溫度可分為常溫沖擊、低溫沖擊和高溫沖擊三沖擊試驗的方法很多，根據實驗溫度可分為常溫沖擊、低溫沖擊和高溫沖擊三種，依據試樣的受力狀態(tài)，可分為擺錘式彎曲沖

36、擊、拉伸沖擊、扭轉沖擊和剪種，依據試樣的受力狀態(tài)，可分為擺錘式彎曲沖擊、拉伸沖擊、扭轉沖擊和剪切沖擊；依據采用的能量和沖擊次數，可分為大能量的一次沖擊和小能量的多切沖擊；依據采用的能量和沖擊次數，可分為大能量的一次沖擊和小能量的多次沖擊實驗。不同材料或不同用途可選擇不向的沖擊試驗方法，由于各種試驗次沖擊實驗。不同材料或不同用途可選擇不向的沖擊試驗方法，由于各種試驗方法中試樣受力形式和沖擊物的幾何形狀不一樣，不同的試驗力法所測得的沖方法中試樣受力形式和沖擊物的幾何形狀不一樣，不同的試驗力法所測得的沖擊強度結果不能相互比較。擊強度結果不能相互比較。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實

37、驗原理二、實驗原理實驗時擺錘掛在機架的揚臂上，擺錘桿的中心線與通過擺錘桿軸中心的鉛垂線成一角度為a的揚角，此時擺錘具有一定的位能；然后讓擺錘自由落下，在它擺到最低點的瞬間其位能轉變?yōu)閯幽?；隨著試樣斷裂成兩部分，消耗了擺錘的沖擊能并使其大大減速；擺錘的剩余能量使擺錘繼續(xù)升高至一定高度，b為其升角。如以W表示擺錘的質量，l為擺錘桿的長度，則擺錘的初始功A0為： A0Wl（1-cosa） （35-1）若考慮沖斷試樣時克服的空氣阻力和試樣斷裂而飛出時所消耗的功，根據能量守恒定律，可用式（35-2）表示： A0=Wl(1+cosb)+A+Aa+Ab+1/2mv2 （35-2）通常，式（35-2）后三項都

38、忽略不計，則可簡單地把試樣斷裂時所消耗的功表示為： A0=Wl(cosb-cosa) （35-3） 式中除b角外均為已知數。因此，根據擺錘沖斷試樣后的升角b的數值即可從讀數盤直接讀取沖斷試樣時所消耗功的數值。1擺錘；2揚臂；3機架；4試樣圖圖35-1 擺錘式沖擊試驗機的擺錘式沖擊試驗機的工作原理工作原理高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗二、實驗原理二、實驗原理 通常，沖擊性能實驗對聚合物的缺陷很敏感，而且影響通常，沖擊性能實驗對聚合物的缺陷很敏感，而且影響因素也很多。聚合物的沖擊強度常受到實驗溫度、環(huán)境濕因素也很多。聚合物的沖擊強度常受到實驗溫度、環(huán)境濕度、沖擊速度、試樣幾何尺寸。缺

39、口半徑以及缺口加工方度、沖擊速度、試樣幾何尺寸。缺口半徑以及缺口加工方法、試樣夾持力等影響，因此沖擊性能測試是一種操作簡法、試樣夾持力等影響，因此沖擊性能測試是一種操作簡單而影響因素較復雜的實驗，在實驗過程中不可忽視上述單而影響因素較復雜的實驗，在實驗過程中不可忽視上述各有關因素的影響。一般應在實驗方法規(guī)定的條件下進行各有關因素的影響。一般應在實驗方法規(guī)定的條件下進行沖擊性能的測定。沖擊性能的測定。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗三、儀器與樣品三、儀器與樣品 1實驗儀器實驗儀器 （1）簡支梁沖擊實驗機）簡支梁沖擊實驗機 其基本構造有三部分，即機架部分、擺錘沖其基本構造有三部分，即機

40、架部分、擺錘沖擊部分和指示系統(tǒng)部分組成；擊部分和指示系統(tǒng)部分組成； （2）懸臂梁沖擊實驗機）懸臂梁沖擊實驗機 （3）游標卡尺）游標卡尺2試樣試樣 試樣材料可采用試樣材料可采用PP、PE、PS、硬質、硬質PVC等；簡支梁沖擊試樣類型及等；簡支梁沖擊試樣類型及尺寸和缺口類型與尺寸參照尺寸和缺口類型與尺寸參照GB/T1043-93執(zhí)行；懸臂梁沖擊試樣類型執(zhí)行；懸臂梁沖擊試樣類型及尺寸和缺口類型與尺寸參照及尺寸和缺口類型與尺寸參照GB/T1843-1996執(zhí)行。執(zhí)行。 本次實驗采用多型腔模具注射成型的本次實驗采用多型腔模具注射成型的PP長條試樣作為無缺口試樣，在長條試樣作為無缺口試樣，在PP長條試樣厚

41、度方向上用機械加工方法銑出缺口作為缺口沖擊試樣長條試樣厚度方向上用機械加工方法銑出缺口作為缺口沖擊試樣。每組試樣不少于。每組試樣不少于5個。試樣要求表面平整，無氣泡、裂紋、分層、個。試樣要求表面平整，無氣泡、裂紋、分層、傷痕等缺陷。傷痕等缺陷。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗四準備工作四準備工作 （1）試樣的制備和外觀檢查，按）試樣的制備和外觀檢查，按GBl043-93規(guī)定進行；試樣的狀態(tài)調節(jié)和實規(guī)定進行；試樣的狀態(tài)調節(jié)和實驗環(huán)境按驗環(huán)境按GB2918規(guī)定執(zhí)行。規(guī)定執(zhí)行。（2）試樣編號，對于無缺口試樣，分別測量試樣中部邊緣和試樣端部中心位）試樣編號，對于無缺口試樣，分別測量試樣中部

42、邊緣和試樣端部中心位置的寬度和厚度，并取其平均值為試樣的寬度和厚度，淮確至置的寬度和厚度，并取其平均值為試樣的寬度和厚度，淮確至0.02mm；缺口試樣應測量缺口處的剩余厚度。測量時應在缺口兩端各測一次，取其缺口試樣應測量缺口處的剩余厚度。測量時應在缺口兩端各測一次，取其算術平均值。算術平均值。（3）熟悉沖擊試驗機，檢查機座是否水平。）熟悉沖擊試驗機，檢查機座是否水平。（4）檢查沖擊試驗機是否有規(guī)定的沖擊速度，并根據試樣破壞時所需的能量）檢查沖擊試驗機是否有規(guī)定的沖擊速度，并根據試樣破壞時所需的能量選擇試驗機擺錘，使消耗的能量在擺錘總能量的選擇試驗機擺錘，使消耗的能量在擺錘總能量的10%-85%

43、內。若符合這一內。若符合這一能量范圍的不止一個擺錘時，應該用最大能量的擺錘。能量范圍的不止一個擺錘時，應該用最大能量的擺錘。（5）調節(jié)能量度盤指針零點，使它在擺錘處于起始位置時與主動針接觸。進）調節(jié)能量度盤指針零點，使它在擺錘處于起始位置時與主動針接觸。進行空白實驗保證總摩擦損失不超過擺錘沖擊試驗機特性參數的規(guī)定，否行空白實驗保證總摩擦損失不超過擺錘沖擊試驗機特性參數的規(guī)定，否則進行沖擊試驗機的校準。則進行沖擊試驗機的校準。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗五、實驗步驟五、實驗步驟（1）根據試樣尺寸，進行實驗機樣條跨度L的調節(jié)，跨度數值根據試樣類型進行選擇，參照GB1043-1993

44、執(zhí)行。（2）抬起并鎖住擺錘，將試樣按規(guī)定放置在兩塊撐塊上，將面緊貼在直角支座的垂直面上，使沖擊刀刃對準試樣中心，缺口試樣刀刃對準缺口背向的中心位置。（3）將指針撥至滿量程位置。（4）扳動手柄抓鉤，平穩(wěn)釋放擺錘，從能量度盤上讀取試樣吸收的沖擊能量并記錄。（5）試樣可能會有三種破壞類型，完全破壞（指經過一次沖擊使試樣分成兩段或幾段）；部分破壞（指一種不完全破壞，即無缺口試樣或缺口試樣的橫斷面至少斷開90的破壞）；無破壞（指一種不完全破壞，即無缺口試樣或缺口試樣的橫斷面斷開部分小于90的破壞）。對于同種材料，如果可以觀察到一種以上的破壞類型，須在報告中標明其破壞類型。試樣無破壞的應不取沖擊值，實驗記

45、錄為不破壞或NB；試樣完全破壞或部分破壞的可以取值，計算平均沖擊值。并記錄部分破壞試樣的破壞百分數。不同破壞類型的結果不能進行比較。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗六、數據處理無缺口試樣簡支梁沖擊強度無缺口試樣簡支梁沖擊強度a （35-4）式中式中 A試樣吸收的沖擊能量，試樣吸收的沖擊能量，J； b試樣寬度，試樣寬度，mm； d試樣厚度，試樣厚度，mm。)kJ/m(1028dbA高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗七、注意事項（1）擺錘舉起后，人體各部分都不要伸到重錘下面）擺錘舉起后，人體各部分都不要伸到重錘下面及擺錘起始處，沖擊實驗時注意避免樣條碎塊傷及擺錘起始處，沖擊實

46、驗時注意避免樣條碎塊傷人。人。（2）扳手柄時，用力適當，切記過猛。）扳手柄時，用力適當，切記過猛。高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗八、思考題（1）在實驗中哪些因素會影響測定結果？）在實驗中哪些因素會影響測定結果？（2）缺口試樣與無缺口試樣的沖擊實驗現象有何不）缺口試樣與無缺口試樣的沖擊實驗現象有何不同？哪些試樣材料應采用缺口試樣或有無缺口兩同？哪些試樣材料應采用缺口試樣或有無缺口兩種試樣都應測試？種試樣都應測試？（3）在懸臂梁和簡支梁沖擊實驗時，試樣受到的作）在懸臂梁和簡支梁沖擊實驗時，試樣受到的作用力有何區(qū)別？用力有何區(qū)別？高分子材料工程綜合實驗高分子材料工程綜合實驗+sVeG+

47、sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWfH0tWfI0tWfI1tWfI1uWfI1uXfI1uXgI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ2vXgJ2vYgJ2vYhJ2vYhK2vYhK3vYhK3wYhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5y#jM5y!jM5y!kM5y!kN5y!kN6y!kN6z!kN6z!kN6z$kN6z$lN6z$lO6z$lO7z$lO7A$lO7A%lO7A%mO7A%mP7A%mP8A%mP8B%mP8B&mP8B&mP8B&n

48、P8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE)qTbE)qTcE)qTcF)qTcF-qTcF-rTcF-rUcF-rUdF-rUdG-rUdG-rUdG+rUdG+sUdG+sVdG+sVeG+sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWfH0tWfI0tWfI1tWfI1tWfI1uWfI1uXfI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ2vXgJ2vYgJ2vYhJ2vYhK2vYhK3vYhK3

49、wYhK3wZhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5y#jM5y!jM5y!kM5y!kN5y!kN5y!kN6y!kN6z!kN6z$kN6z$lN6z$lO6z$lO7z$lO7A$lO7A%lO7A%mO7A%mP7A%mP8A%mP8A%mP8B%mP8B&mP8B&nP8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE

50、)qTbE)qTcE)qTcF)qTcF-qTcF-rTcF-rTcF-rUcF-rUdF-rUdG-rUdG+rUdG+sUdG+sVdG+sVeG+sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWfH0tWfH0tWfI0tWfI1tWfI1uWfI1uXfI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ2vXgJ2vYgJ2vYhJ2vYhK2vYhK3vYhK3vYhK3wYhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5y#jM5y#jM5y!jM5y!kM5y!kN5y!kN6y!kN6z!kN6z$kN6z$lN

51、6z$lO6z$lO7z$lO7A$lO7A%lO7A%mO7A%mO7A%mP7A%mP8A%mP8B%mP8B&mP8B&nP8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oR9C*oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE)qTbE)qTcE)qTcF)qTcF)qTcF-qTcF-rTcF-rUcF-oR9C*oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(pRaD(pRaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE)qTbE)qTc

52、E)qTcF)qTcF-qTcF-rTcF-rUcF-rUdF-rUdF-rUdG-rUdG+rUdG+sUdG+sVdG+sVeG+sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWfH0tWfI0tWfI0tWfI1tWfI1uWfI1uXfI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ2vXgJ2vYgJ2vYhJ2vYhK2vYhK3vYhK3wYhK3wYhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5y#jM5y!jM5y!kM5y!kM5y!kN5y!kN6y!kN6z!kN6z$kN6z$lN6z$lO6z$l

53、O7z$lO7A$lO7A%lO7A%mO7A%mP7A%mP7A%mP8A%mP8B%mP8B&mP8B&nP8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oRaC*oRaD*oRaD*oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE)qTbE)qTcE)qTcF)qTcF-qTcF-qTcF-rTcF-rUcF-rUdF-rUdG-rUdG+rUdG+sUdG+sVdG+sVeG+sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWeH0tWfH0tWfI0tWfI1tW

54、fI1uWfI1uXfI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ2vXgJ2vYgJ2vYhJ2vYhK2vYhK2vYhK3vYhK3wYhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5x#jM5y#jM5y!jM5y!kM5y!kN5y!kN6y!kN6vYhK3wYhK3wZhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5y#jM5y!jM5y!kM5y!kN5y!kN5y!kN6y!kN6z!kN6z$kN6z$lN6z$lO6z$lO7z$lO7A$

55、lO7A%lO7A%mO7A%mP7A%mP8A%mP8B%mP8B%mP8B&mP8B&nP8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE)qTbE)qTcE)qTcF)qTcF-qTcF-rTcF-rUcF-rUcF-rUdF-rUdG-rUdG+rUdG+sUdG+sVdG+sVeG+sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWfH0tWfI0tWfI0tWfI1tWfI1uWfI1u

56、XfI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ2vXgJ2vYgJ2vYhJ2vYhK2vYhK3vYhK3vYhK3wYhK3wZhK3wZiK3wZiL3wZiL4wZiL4xZiL4x#iL4x#jL4x#jM4x#jM5x#jM5y#jM5y!jM5y!jM5y!kM5y!kN5y!kN6y!kN6z!kN6z$kN6z$lN6z$lO6z$lO7z$lO7A$lO7A%lO7A%mO7A%mO7A%mP7A%mP8A%mP8B%mP8B&mP8B&nP8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oRaC*

57、oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSbD(pSbA%mP8B%mP8B&mP8B&mP8B&nP8B&nQ8B&nQ9B&nQ9C&nQ9C*nQ9C*oQ9C*oR9C*oRaC*oRaD*oRaD(oRaD(pRaD(pSaD(pSaD(pSbD(pSbE(pSbE)pSbE)qSbE)qTbE)qTcE)qTcF)qTcF-qTcF-rTcF-rUcF-rUdF-rUdF-rUdG-rUdG+rUdG+sUdG+sVdG+sVeG+sVeH+sVeH0sVeH0tVeH0tWeH0tWfH0tWfI0tWfI1tWfI1tWfI1uWfI1uXfI1uXgI1uXgJ1uXgJ2uXgJ