聚合物的力学性能测定实验报告

第十章聚合物材料的力學性能

§10-1聚合物材料的結構與性能特點

分子品質大於1萬以上的有機化合物稱為高分子材料，是由許多小分子聚合而成，故又

稱為聚合物或高聚物。

原子之間由共價鍵結合，稱為主價鍵；

分子之間由范德瓦爾鍵連接，稱為次價鍵。

分子間次價鍵力之和遠超過分子中原子間主價鍵的結合力。拉伸時常常先發生原子鍵的斷裂。

聚合物的小分子化合物稱為單體，組成聚合物長鏈的基本結構單元則稱為鏈節。

聚合物長鏈的重複鏈節數目，稱為聚合度。

天然的聚合物有 木材、橡膠、棉花、絲、毛髮和角等。

人工合成聚合物有 工程塑料、合成纖維、合成橡膠等

一、聚合物的基本結構

1、高分子鏈的構型 （近程結構）

由化學鍵所固定的幾何形狀——指高分子鏈的化學組成、鍵接方式和立體構型等。

見圖9—1。(圖9—2)。

長支鏈、短支鏈；線型交聯分子鏈、三維交聯分子鏈。

由兩種以上結構單體聚合而成的聚合物稱為共聚物。

聚合物的結晶很難完全。

（共聚物的幾種形式如圖9—3。）

2、高分子鏈的構象（遠端結構）

一根巨分子長鏈在空間的排布形象，稱為巨分子鏈的構象。

無規則線團鏈、伸展鏈、折疊鏈、螺旋鏈等構象(圖9—5)。

3、聚合物聚集態結構

聚集態結構包括 晶態結構、非晶態結構及取向。

晶區與非晶區共存。結晶度＜98

实验二 聚合物熔融指数的测定

一、概述

热塑性塑料的流动性测定指的是在拟定温度条件下，被测高聚物在高温加热炉内城完全熔融状态，在拟定砝码负荷下，通过一定直径的小孔进行挤出实验的工艺过程。流动速率可以用来表征高分子材料在熔融状态的流动性、粘度等重要物理性能。 本实验的目的是：要求学生能够理解熔体流动速率仪基本工作原理；掌握流动速率计算方法；熟悉流动速率仪操作方法、应用范围及注意事项。

二、原料及主要仪器设备

1、原料：LDPE或PS或ABS 2、主要仪器设备

（1） XNR – 400 A熔体流动速率仪 1 台 （2）配套工具 1套 （3）天平 1台 （4）真空干燥箱或红外灯干燥箱 1台

三、实验步骤及操作方法

1、实验前务必参考该仪器使用说明。

2、根据待测物料性质拟定测定温度、负荷等参数。本实验温度、负荷的选择原则是测试温度必须高于所测材料的流动温

大连理工大学实验报告

学院（系）：材料科学与工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级：材0701 姓 名： 学号： 组： ___

指导教师签字： 成绩：

实验一 金属拉伸实验

Metal Tensile Test

一、

实验目的 Experiment Objective

1、掌握金属拉伸性能指标屈服点ζS，抗拉强度ζb，延伸率δ和断面收缩率φ的测定方法。 2、掌握金属材料屈服强度ζ

0.2的测定方法。

3、了解碳钢拉伸曲线的含碳量与其强度、塑性间的关系。 4、简单了解万能实验拉伸机的构造及使用方法。

二、

实验概述 Experiment Summary

金属拉伸实验是检验金属材料力学性能普遍采用的极为重要的方法之一，是用来检测金属材料的强度和塑性指标的。此种方法就是将具有一定尺寸和形状的金属光滑试样夹持在拉力实验机上，温度、应力状态和加载速率确定的条件下，对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。通过拉伸实验可以解释金属

聚合物的结构与性能

高 分 子 科 学 基 础

第 六 章

聚 合 物 的 结 构 与 性 能

聚合物的结构与性能

第 六 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有 两方面的含义：(1)单个高分子链的结构；(2)许多高分子 链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次： 一级结构 近程结构 二级结构 远程结构 结构单元的化学组成、连接顺序、 立体构型，以及支化、交联等 高分子链的形态(构象)以及 高分子的大小(分子量)

聚 合 物 的 结 构

链结构

聚集态结构 三级结构

晶态、非晶态、取向态、液晶态及织 态等。

聚合物的结构与性能

第 六 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能6.1 高分子的链结构与高分子链的柔顺性 6.1.1 高分子的链结构 高分子的二级结构：i+1 i

(1)高分子的大小(即分子量)(2)高分子链的形态(构象) 高分子链中的键离第一个键越远，其空间位 臵的任意性越大，两者空间位臵的相互关系越 小，可以想象从第i+1个键起，其空间位臵的 取向与第一个键完全无关，因此高分子链可看 作是由多个包含i个键的段落自由连接组成，这 种段落成为链段。

聚合物的结构与性能

第 六 章 聚 合 物 的 结 构

王丽 复旦大学

材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲

一、 实验原理

拉伸实验原理

拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。

对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，

图 1 金属试样拉伸示意图

则样品中的应力为

其中A 为样品横截面的面积。应变定义为

其中△l 是试样拉伸变形的长度。

典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。

王丽 复旦大学

图3 金属拉伸的四个阶段

典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理

可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。

三点弯曲的示意图如图 4 所示。

王丽 复旦大学

图4 三点弯曲试验示意图

据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是

?

其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。?

弯曲弹性模量的测定

将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施

王丽 复旦大学

材料基本力学性能试验—拉伸和弯曲

一、 实验原理

拉伸实验原理

拉伸试验是夹持均匀横截面样品两端，用拉伸力将试样沿轴向拉伸，一般拉 至断裂为止，通过记录的力——位移曲线测定材料的基本拉伸力学性能。

对于均匀横截面样品的拉伸过程，如图 1 所示，

图 1 金属试样拉伸示意图

则样品中的应力为

其中A 为样品横截面的面积。应变定义为

其中△l 是试样拉伸变形的长度。

典型的金属拉伸实验曲线见图 2 所示。

王丽 复旦大学

图3 金属拉伸的四个阶段

典型的金属拉伸曲线分为四个阶段，分别如图 3(a)-(d)所示。直线部分的斜率E 就是杨氏模量、σs 点是屈服点。金属拉伸达到屈服点后，开始出现颈缩 现象，接着产生强化后最终断裂。 弯曲实验原理

可采用三点弯曲或四点弯曲方式对试样施加弯曲力，一般直至断裂，通过实 验结果测定材料弯曲力学性能。为方便分析，样品的横截面一般为圆形或矩形。

三点弯曲的示意图如图 4 所示。

王丽 复旦大学

图4 三点弯曲试验示意图

据材料力学，弹性范围内三点弯曲情况下C 点的总挠度和力F 之间的关系是

?

其中I 为试样截面的惯性矩，E 为杨氏模量。?

弯曲弹性模量的测定

将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上，施

油田化学工程与应用

——聚合物驱数模

第1章 聚合物驱调研

第1章 聚合物驱调研

石油是我国重要的能源和化工基础原料，以目前的技术水平看，以聚合物驱油为核心的三次采油将成为普遍工业应用的油田主导开发方式，并步入快速发展的新时期。由于低品味储量的动用，使驱油用聚合物的发展出现了新情况、新问题，同时也对其研发应用提出了新的要求，其中主要是面对占资源总量过半的II、III类油藏的开采问题。目前II、III类油藏资源地层温度在70～95℃，地层矿化度在10000～30000mg/L，二价离子800mg/L，常用的水解聚丙烯酰胺（HPAM）在该条件下会出现严重的热降解、水解度增加、遇高价离子结合析出等问题，增粘效果变差。因此，适用于温度90℃，矿化度30000mg/L，二价离子800mg/L油藏条件下能满足粘度要求，并且性价比高，溶解性、稳定性、驱油性能好的产品，即耐温抗盐聚合物是国际上该领域科研机构的主要科研方向。

1.1 国外驱油用聚合物的发展

由于经济政策和自然资源的原因，国外对聚合物驱油做了细致的理论及实验研究，但未作为三次采油的主要作业手段。驱油用聚合物的理论自80年代成熟以来，并未有较大突破，而其发展主要受限于成本因素。理论上，在油气开采

专业实验（1）

八：金属材料拉伸实验讲义

一、 金属拉伸实验目的

金属力学性能是承受外载荷而不发生失效的能力，力学性能的判据是表征和判定金属力学性能所用的指标和依据，而其高低表征材料抵抗外力作用的能力水平，是评定金属测量质量的重要依据。金属拉伸实验是金属材料力学性能测试中最重要的方法之一。通过拉伸实验，可以测定材料的强度和弹性、塑性参数，为材料评价和选材提供了依据。同时熟练掌握电子万能材料实验机的使用和操作，帮助进一步理解金属材料的强度及弹性塑性性能参数的含义及测试方法。

二、 预习要求

要求学生实验前，认真阅读实验讲义以及相关参考资料，认真撰写预习报告。预习报告不合格的学生不允许参与实验。

三、 实验所需仪器设备

万能材料试验机

四、 金属拉伸试验原理

单向拉伸试验是研究材料机械性能最基本、应用最广泛的试验。由于试验方法简单且易于得到较可靠的试验数据，一般工厂中都广泛利用其试验结果来检验材料的机械性能。试验提供的弹性模量、屈服强度、断裂强度、断裂总伸长率和断面收缩率等指标是评定材质和进行强度和刚度计算的重要依据。金属材料出厂时一般都要提供上述指标以供使用和参考。

进行单向拉伸试验时，外力必须通过试样轴线以确保材料处于单向应力状态。一般试验机

一、概念

1、溶解：高分子被分散在溶剂中，即整个高分子和溶剂混合。

2、溶胀：溶剂分子与高分子的某些链段混合，使高分子体积膨胀的过程。

3、熔融指数：熔融状态的高聚物在一定温度、一定负荷下，10min内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量称为熔融指数。

4、表观粘度：由于假塑性流体的粘度随γ′和σ而变化，所以人们用流动曲线上某一点的σ与γ′的比值，来表示在某一值时的粘度，这种粘度称为表观粘度，用ηa表示。

在粘性流动中，流体具有剪切速率依赖性时的剪切应力与剪切速率之比值。 5、分子量分布指数：表征聚合物分子量的多分散性，其定义为试样中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值。

6、韧性断裂：构件经过大量塑性形变后发生的断裂。 7、脆性断裂：构件未经明显的塑性形变而发生的断裂。

8、构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间中的几何排列。 9、构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象。 10、柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质。 11、链段：大分子链中可以独立运动的最小单元。

12、应力松弛：就是在恒定温度和形态保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。 13、滞后：聚合物在交变应力作用下应变落后于应

华南师范大学实验报告

学生姓名 学 号 专 业 年级、班级 课程名称 实验项目 实验类型

实验时间 年 月 日 实验指导老师 实验评分 一、实验目的

1．了解热分析的概念； 2．了解DSC的基本原理；

3．掌握DSC测试聚合物Tg的方法。

二、实验原理

差示扫描量热法(DSC, Differential Scanning Calorimetry)是在程序温度控制下，测量试样与参比物之间单位时间内能量差（或功率差）随温度变化的一种技术。它是在差热分析（DTA, Differential Thermal Analysis）的基础上发展而来的一种热分析技术，DSC在定量分析方面比DTA要好，能直接从DSC曲线上峰形面积得到试样的放热量和吸热量。

差示扫描量热仪可分为功率补偿型和热流型两种，两者