《高分子物理》课程教学资源（实验讲义）实验十六 高分子材料冲击强度的测定

实验十六高分子材料冲击强度的测定 抗冲强度(冲击强度)是材料突然受到冲击而断裂时,每单位横截面上材料可 吸收的能量的量度。它反映材料抗冲击作用的能力,是一个衡量材料韧性的指标 冲击强度小,材料较脆 、目的要求 1.掌握XCJ-50型冲击试验机的使用。 测定聚丙烯、聚氯乙烯型材的冲击强度。 实验原理 国内对塑料冲击强度的测定一般采用简支梁式摆锤冲击实验机进行。试样可分 为无缺口和有缺口两种。有缺口的抗冲击测定是模拟材料在恶劣环境下受冲击的情 况 冲击实验时,摆锤从垂直位置挂于机架扬臂上,把扬臂提升一扬角α,摆锤就 获得了一定的位能。释放摆锤,让其自由落下,将放于支架上的样条冲断,向反向 回升时,推动指针,从刻度盘读数读出冲断试样所消耗的功A,就可计算出冲击强 (公斤·厘米厘米2) b、d分别为试样宽及厚,对有缺口试样,d为除去缺口部分所余的厚度。从刻度盘 上读出的数值,是冲击试样所消耗的功,这里面也包括了样品的"飞出功",以关系 WL(1-Cosa)=WL (1-Cos B)+A+A+A8+mv2 W为摆锤重,L为摆锤摆长,α、β分别为摆锤冲击前后的扬角;A为冲击试样所 耗功;A、A分别为摆锤在a、β角度内克服空气阻力所消耗的功;一m2为“飞 出功”,一般认为后三项可以忽略不计,因而可以简写成 A=WL(cos B-cosa) 对于一固定仪器,a、W、L均为已知,因而可据β大小,绘制出读数盘,直接读 出冲击试样所耗功。实际上,飞出功部分因试样情况不同,试验仪器情况不同而有 较大差别,有时甚至占读数A的50%。脆性材料,飞出功往往很大,厚样品的飞 出功亦比薄样大。因而测试情况不同时,数值往往难以定量比较,只适宜同一材料

实验十六 高分子材料冲击强度的测定 抗冲强度（冲击强度）是材料突然受到冲击而断裂时，每单位横截面上材料可 吸收的能量的量度。它反映材料抗冲击作用的能力，是一个衡量材料韧性的指标。 冲击强度小，材料较脆。 一、目的要求 1． 掌握 XCJ-50 型冲击试验机的使用。 2． 测定聚丙烯、聚氯乙烯型材的冲击强度。 二、实验原理 国内对塑料冲击强度的测定一般采用简支梁式摆锤冲击实验机进行。试样可分 为无缺口和有缺口两种。有缺口的抗冲击测定是模拟材料在恶劣环境下受冲击的情 况。 冲击实验时，摆锤从垂直位置挂于机架扬臂上，把扬臂提升一扬角α，摆锤就 获得了一定的位能。释放摆锤，让其自由落下，将放于支架上的样条冲断，向反向 回升时，推动指针，从刻度盘读数读出冲断试样所消耗的功 A，就可计算出冲击强 度： A bd  = （公斤•厘米/厘米 2） b、d 分别为试样宽及厚，对有缺口试样，d 为除去缺口部分所余的厚度。从刻度盘 上读出的数值，是冲击试样所消耗的功，这里面也包括了样品的"飞出功"，以关系 式表示为： ( ) ( ) 1 2 1 cos 1 cos 2 WL WL A A A mV − = − + + + +     W 为摆锤重，L 为摆锤摆长，α、β分别为摆锤冲击前后的扬角；A 为冲击试样所 耗功；Aα、Aβ分别为摆锤在α、β角度内克服空气阻力所消耗的功； 1 2 2 mV 为“飞 出功”，一般认为后三项可以忽略不计，因而可以简写成： A WL = − (cos cos  ) 对于一固定仪器，α、W、L 均为已知，因而可据β大小，绘制出读数盘，直接读 出冲击试样所耗功。实际上，飞出功部分因试样情况不同，试验仪器情况不同而有 较大差别，有时甚至占读数 A 的 50％。脆性材料，飞出功往往很大，厚样品的飞 出功亦比薄样大。因而测试情况不同时，数值往往难以定量比较，只适宜同一材料

同一测定条件下的比较。 试样断裂所吸收的能量部分,表面上似乎是面积现象,实际上它涉及到参加吸 收冲击能的体积有多大,是一种体积现象。若某种材料在某一负荷下(屈服强度) 产生链段运动,因而使参与承受外力的链段数增加,即参加吸收冲击能的体积增加, 则它的冲击强度就大。 脆性材料一般多为劈面式断裂,而韧性材料多为不规整断裂,断口附近会发白 涉及的体积较大。若冲击后韧性材料不断裂,但已破坏,则抗冲强度以“不断”表 因为测试在高速下进行,杂质、气泡、微小裂纹等影响极大,所以对测定前后 试样情况须进行认真观察 、仪器与试样 XCJ-50型冲击试验机 聚丙烯、聚氯乙烯样条 (1)试样长120±2mm,宽15±0,2mm,厚10±02mm。缺口试样:缺口深度为试 样厚度的1/3,缺口宽度为2±0.2mm,缺口处不应有裂纹。 (2)每个样品样条数不少于5个。 (3)单面加工的试样,加工面朝冲锤,缺口试样,缺口背向冲锤,缺口位置应与 冲锤对准 (4)热固性材料在25±5℃,热塑性塑料在25±2℃,相对湿度为65±5%的条件 下放置不少于16小时。 (5)凡试样不断或断裂处不在试样三等分中间部分或缺口部分,该试样作废,另 补试样 四、测试步骤 据材料及选定试验方法,装上适当的摆锤(50J、30J、15J、7J、5J) 检查和调整被动指针的位置,使摆锤在铅垂位置时主动指针与被动指针靠紧, 指针指示的位置与最大指标值相重合。 3.空击试验:以检查指针装配是否良好,空击值误差应在规定范围内 4.根据实际需要,调整支承刀刃的距离为70mm或40mm 5.检查零点,且每做一组试样校准一次 6.放置样品。试样放置在托板上,其侧面应与支承刀刃靠紧,若带缺口的试样 应用002mm的游标卡尺找正缺口在两支承刀刃的中心。 7.测量试样中间部位的宽和厚,准确至0.05mm,缺口试样测量缺口的剩余厚度 8.冲击试验:上述完成后,可放摆试验,冲击后,从刻度盘上记录冲断功的数值

同一测定条件下的比较。 试样断裂所吸收的能量部分，表面上似乎是面积现象，实际上它涉及到参加吸 收冲击能的体积有多大，是一种体积现象。若某种材料在某一负荷下（屈服强度） 产生链段运动，因而使参与承受外力的链段数增加，即参加吸收冲击能的体积增加， 则它的冲击强度就大。 脆性材料一般多为劈面式断裂，而韧性材料多为不规整断裂，断口附近会发白， 涉及的体积较大。若冲击后韧性材料不断裂，但已破坏，则抗冲强度以“不断”表 示。 因为测试在高速下进行，杂质、气泡、微小裂纹等影响极大，所以对测定前后 试样情况须进行认真观察。 三、仪器与试样 XCJ-50 型冲击试验机 聚丙烯、聚氯乙烯样条 （1）试样长 120±2mm，宽 15±0.2mm，厚 10±0.2mm。缺口试样：缺口深度为试 样厚度的 1/3，缺口宽度为 2±0.2mm，缺口处不应有裂纹。 （2）每个样品样条数不少于 5 个。 （3）单面加工的试样，加工面朝冲锤，缺口试样，缺口背向冲锤，缺口位置应与 冲锤对准。 （4）热固性材料在 25±5℃，热塑性塑料在 25±2℃，相对湿度为 65±5％的条件 下放置不少于 16 小时。 （5）凡试样不断或断裂处不在试样三等分中间部分或缺口部分，该试样作废，另 补试样。 四、测试步骤 1． 据材料及选定试验方法，装上适当的摆锤（50J、30J、15J、7J、5J）。 2． 检查和调整被动指针的位置，使摆锤在铅垂位置时主动指针与被动指针靠紧， 指针指示的位置与最大指标值相重合。 3． 空击试验：以检查指针装配是否良好，空击值误差应在规定范围内。 4． 根据实际需要，调整支承刀刃的距离为 70mm 或 40mm。 5． 检查零点，且每做一组试样校准一次。 6． 放置样品。试样放置在托板上，其侧面应与支承刀刃靠紧，若带缺口的试样， 应用 0.02mm 的游标卡尺找正缺口在两支承刀刃的中心。 7． 测量试样中间部位的宽和厚，准确至 0.05mm，缺口试样测量缺口的剩余厚度。 8． 冲击试验：上述完成后，可放摆试验，冲击后，从刻度盘上记录冲断功的数值

五、结果处理 1.观察并记录材料断裂面情况 2.据冲断功计算冲击强度。算出各试样的平均值进行试样间比较

五、结果处理 1． 观察并记录材料断裂面情况。 2． 据冲断功计算冲击强度。算出各试样的平均值进行试样间比较