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塑料試驗(yàn)拉伸的樣品制備要求：確保精準(zhǔn)測試的關(guān)鍵步驟
在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，塑料的性能評估對于其在眾多工業(yè)應(yīng)用中的合理選用至關(guān)重要。而拉伸試驗(yàn)作為衡量塑料力學(xué)性能的基本手段，其結(jié)果的準(zhǔn)確性高度依賴于試驗(yàn)樣品的精心制備。以下將詳細(xì)闡述塑料試驗(yàn)拉伸的樣品制備要求，涵蓋從原材料選擇到最終樣品成型的各個(gè)環(huán)節(jié)，旨在為相關(guān)從業(yè)者與研究人員提供全面且清晰的指導(dǎo)。
一、原材料選擇與預(yù)處理
1. 選擇合適的塑料原料
1）依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康呐c所需測試性能，挑選具有代表性的塑料原料。例如，若研究某種通用塑料如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）的常規(guī)力學(xué)性能，應(yīng)確保所選原料來自可靠生產(chǎn)商，且符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量規(guī)范，如 ISO 標(biāo)準(zhǔn)系列中對塑料原料的各項(xiàng)參數(shù)規(guī)定。
2）針對特殊工程塑料如聚碳酸酯（PC）、尼龍（PA）等，需特別關(guān)注其分子量分布、添加劑含量等因素，因?yàn)檫@些特性會(huì)顯著影響拉伸性能。分子量分布較窄的塑料通常具有更穩(wěn)定的力學(xué)性能，而不同類型與含量的添加劑（如增塑劑、抗氧劑、填料等）則可能增強(qiáng)或削弱材料的韌性、強(qiáng)度等特性。
2. 原材料的預(yù)處理
1）在制備樣品前，塑料原料可能需要進(jìn)行干燥處理，尤其是對于那些吸濕性較強(qiáng)的塑料如聚酰胺（PA）、聚丁烯苯（ABS）等。水分的存在會(huì)在拉伸過程中引發(fā)應(yīng)力集中，導(dǎo)致樣品提前破壞，使測試結(jié)果失真。通常采用干燥烘箱，在設(shè)定的溫度（如 80 - 100°C 對于 PA，60 - 80°C 對于 ABS）與時(shí)間（4 - 24 小時(shí)不等，依原料性質(zhì)與顆粒大小而定）條件下進(jìn)行干燥，直至達(dá)到恒定質(zhì)量，以確保水分充分去除。
2）對于含有雜質(zhì)或團(tuán)聚顆粒的原料，應(yīng)通過過篩或過濾的方式進(jìn)行凈化與分散處理。過篩可去除較大尺寸的雜質(zhì)與未分散的團(tuán)聚物，一般選用合適孔徑（如 80 - 200 目，依原料特性定）的金屬篩網(wǎng)；對于更細(xì)微的雜質(zhì)或難以篩分的團(tuán)聚體，可采用溶解 - 沉淀法或離心分離法進(jìn)一步提純與分散原料，保證后續(xù)樣品制備的均勻性。
二、注塑樣品成型方法與工藝參數(shù)
1）模具設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備
a.設(shè)計(jì)符合拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求的模具型腔。對于啞鈴形或矩形等標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，模具型腔的尺寸精度應(yīng)控制在極小范圍內(nèi)（如±0.1 mm），以確保樣品的一致性。模具材料需具備高硬度、高耐磨性與良好的熱傳導(dǎo)性，通常采用優(yōu)質(zhì)模具鋼制造，并經(jīng)過精細(xì)的拋光處理，以減少表面粗糙度對樣品脫模與性能的影響。
b.在模具安裝前，仔細(xì)檢查其密封性與排氣系統(tǒng)。良好的密封可防止熔體泄漏，保證樣品成型壓力穩(wěn)定；有效的排氣系統(tǒng)能及時(shí)排出模具型腔內(nèi)的氣體，避免氣泡缺陷產(chǎn)生，影響樣品質(zhì)量。
2）注塑工藝參數(shù)設(shè)置
a.溫度控制是注塑成型的關(guān)鍵。料筒溫度應(yīng)根據(jù)塑料原料的熔點(diǎn)與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度合理設(shè)定，一般分為加料段、壓縮段與計(jì)量段三段加熱，且溫度逐漸升高。例如，對于聚苯乙烯（PS），加料段溫度可設(shè)為 180 - 200°C，壓縮段 200 - 220°C，計(jì)量段 220 - 230°C。模具溫度則依據(jù)塑料的結(jié)晶性能調(diào)整，非結(jié)晶塑料如 PS、PMMA 等模具溫度可控制在 40 - 60°C，而結(jié)晶塑料如 PE、PP 等需適當(dāng)提高至 60 - 100°C，以促進(jìn)結(jié)晶均勻生長，提高樣品強(qiáng)度與韌性。
b.注射壓力與保壓壓力對樣品質(zhì)量同樣重要。注射壓力需足夠克服熔體在管道與模具型腔中的流動(dòng)阻力，確保充模完整，但過高壓力可能導(dǎo)致樣品內(nèi)應(yīng)力增大甚至溢料。一般起始注射壓力可設(shè)為 80 - 120 MPa，并根據(jù)原料流動(dòng)性與樣品復(fù)雜程度適時(shí)調(diào)整。保壓壓力用于補(bǔ)充熔體冷卻收縮時(shí)的體積變化，保持樣品致密性，通常為注射壓力的 80% - 90%，保壓時(shí)間持續(xù) 5 - 20 秒不等，依樣品厚度與形狀而定。
3）后處理過程
注塑成型后的樣品常帶有內(nèi)應(yīng)力，需進(jìn)行退火處理以消除應(yīng)力。將樣品置于恒溫烘箱中，在略低于塑料熱變形溫度的條件下（如對于 PE，退火溫度可設(shè)為 100 - 120°C）保持一定時(shí)間（2 - 4 小時(shí)），然后緩慢冷卻至室溫。此過程有助于改善樣品的尺寸穩(wěn)定性與力學(xué)性能均勻性，減少因內(nèi)應(yīng)力集中導(dǎo)致的拉伸測試偏差。