【检测表征】如何测试聚合物的机械性能（一）：拉伸试验、压缩试验的测试及应用

如今聚合物在现代社会中几乎是无处不在。在薄膜和泡沫以及油漆和涂料的生产中都会有许多不同类型的聚合物。橡胶、复合材料、纺织品和纤维也由聚合物制成。

通常来讲，聚合物主要分为三大类：热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。在聚合物使用过程中，无论它们是功能性的还是装饰性的，都必须满足其预期用途。而关于聚合物的研究、开发和质量控制在很大程度上依赖于机械性能的测量。

在聚合物供应链各个层面的制造商，无论是原材料供应商还是成品制造商，都关心产品性能。应用程序的最佳材料可以通过质量控制测试以及部件在开发过程中的各种应力条件下的强度和耐用性来确定。

聚合物具有广泛的性能和应用，其测试类型比通常用于工程材料的传统拉伸和弯曲测试更为广泛。许多制造商，特别是消费品、汽车、医疗和航空航天行业的制造商，选择根据标准方法测试其样品。

用于聚合物性能的测试包括标准配置，例如弯曲、压缩和拉伸，尽管许多测试包括应力状态的组合。模拟测量提供了评估样品的可能性，在现实生活中，样品可能会受到影响，并且不受标准方法中规定的限制形式的约束，从而提供了测试灵活性和可能更有意义的结果。本文首先介绍了聚合物常见的拉伸和压缩试验。

01 拉伸试验

聚合物常见拉伸测试标准有ASTM D638、ISO 527、ASTM D882、ASTM D412等。拉伸试验由于操作简单因而在材料工业中得到广泛应用。与弯曲或压缩等测试相比，使用样品的几何形状可以更可靠地计算应力和应变。

拉伸试验通常指将样品放置在两个拉伸夹具之间，然后以恒定速度拉开，直到达到目标距离或样品断裂。但是，在其他测试中，样品可能会处于拉伸状态；夹在其边缘的薄膜样品的刺穿使材料进入双轴拉伸状态。这种类型的测试仍然可以提供有关材料拉伸性能的信息，出于实际原因，这种材料可能不适合夹在两个夹具之间。

在最基本的情况下拉伸试验可用于测量断裂力（N）和断裂伸长率。然而，如果进行了精确的尺寸测量，则可以绘制应力-应变图。这些可以提供屈服强度、抗拉强度（断裂时）、弹性模量（由于典型的聚合物 S 形曲线，通常是割线或切线模量而不是杨氏模量）、任意点的拉伸应变、屈服应变和断裂应变等信息。

02 压缩试验

主要测试标准有ASTM D695、ISO 604。压缩试验可用于评估材料在单轴压缩载荷下的性能。如果使用适当几何形状的样品（例如实心圆形或矩形截面棱柱体，或管道），则可使用该方法计算基本材料特性。

这种类型的测试对于测量自然用于压缩的材料特别有用，例如建筑行业中使用的材料（聚合物混凝土或泡沫）。当简单测试压力有助于评估非基本特性时，这种类型的试验也非常有用。压缩试验通常用较硬的自支撑样品，如用于注射成型的热塑性聚合物或热固性聚合物。