塑料测试方法(中文版)
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常用的塑料测试方法简介
拉伸强度和拉伸模量
ASTM D 638, ISO R527, DIN 53455,
DIN53457
了解材料对负载的响应程度是了解材料性能
的基础。通过测试在一定应力下
材料的变形程度（应变），设计者可以预测材料在其工作
环境下的应用（如图
1
）。
图
1
拉伸应力－应变曲线
A
：弹性形变的极限值
B
：屈服点
C
：最大强度
O-A:
屈服区域，发生弹性形变
<
/p>
超过
A
点：塑性变形
图
2
：
ASTM
D 6
，
拉伸试样的尺寸
模量：
应力
/
应变
Mpa
1
常用的塑料测试方法简介
屈服应力：
开始发生塑性变形的应力
Mpa
断裂应力
发生断裂时的应力
Mpa
断裂伸长率
材料发生断裂时的应变
％
弹性极限
开始发生弹性形变的终点
弹性模量
发生在塑性变形时的模量
Mpa
测试速度：
A
速度：
1mm/mm
拉伸模量
B
速度：
5mm/mm
填充材料
的拉伸应力
/
应变
C
速度：
50mm/mm
为填充材料
的拉伸应力
/
应变
弯曲强度和弯曲模量
ASTM D
790, ISO 178, DIN 53452
弯曲强度是用来测量材料抵制挠曲
变形的能力或者是测试材料的刚性。与拉
伸负载不同的是，在测试弯曲时，所有的应力加
载在一个方向上。用压头压在试样
的中部使其形成一个
3
点的负载，在标准测试仪上，恒定的压缩速度为
2mm/mm.
通过计算机收集的数据，测绘出试样的压缩负荷－变形曲线，来计算压缩模
< br>量。在曲线的线性区域至少取
5
个点的负载和变形。
弯曲模量（应力与应变的比值）是表征材料弯曲性能的重要指标。
压缩模量
是指在应力－应变的曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变之比。
压缩应力与压缩应变的单位都是
Mpa
。
图
3
：弯曲
测试示意图
耐磨性能测试
2
常用的塑料测试方法简介
GE
测试方法与
ASTM D
1044, ISO 3537, DIN
52347
测试方法相似
用
Taber
磨损机磨损测试试样，
通过计算试样的磨损量来表征材料的耐磨性
能。测试试样放置在一个以恒定转速
60rpm
的旋转转盘上（如图
4
所示），把一
定重量的砂轮压在测试试样上（转盘是通过人工磨出来的，可以
获得不同重量的转
盘）。当转盘达到规定的圈数，测试结束。然后称量磨损掉下来的试样
碎片的质量
来表征材料的耐磨性能指标，耐磨性的指标是
mg/
1000
圈。
ASTM
与
ISO
区别
ASTM
测试试样的厚度是
3mm
，而
ISO
测试试样为
4mm
。试样厚度的不同，
将会导致测试结
果的不同。测试结果的不同是因为测试方法的不同，而不是因为材
料性能的不同。
ISO
测试方法不仅是测试条件，以及试样
的尺寸与
ASTM
不同，而且
ISO<
/p>
的
测试试样需要根据
ISO294
的标准，以规定的加工条件来加工测试试样。
冲击性能
在标准的测试中，比如拉伸，弯曲测试，材料吸收能量是比较缓慢的，但是
在现实的应用中，材料经常会吸收突如其来的能量，例如掉落的物体，大风，坍
塌，高空坠落等。冲击测试的目的就是模拟这些情况，缺口与非缺口冲击测试就是
表征
材料在指定冲击应力下的行为，以此在表征材料的脆性与韧性。
冲击测试的数据不能作为材料设计的依据。材料特定的行为可以通过测试不
同条件下的
测试实验来获得，比如改变缺口的大小和测试温度。
冲击测试
是在摆锤式悬臂梁冲击仪上实现的，试样被固定在夹具上，一个摆
锤（具有固定半径的冲
击刃）从固定的高度释放，使得试样能够吸收瞬时能量。摆
3
常用的塑料测试方法简介
锤释放的高
度与最后摆回去的高度差值代表了测试样条的断裂吸收的能量。测试需
要在室温下进行，
或者是低温下进行（表征材料的低温冲击韧性）。测试样条有不
同的类型以及不同的缺口
的尺寸。
冲击测试的结果不是绝对的
，除非测试样条的几何形状和实际最终使用的环
境一致。如果两
种材料的失效速率和失效的模式一样的话，那么材料在两种测试方
法下的冲击性能是等同
的。
冲击性能的比较
ASTM
与
ISO
< br>冲击性能对测试试样的厚度和分子取向很敏感。
ASTM
与
ISO
方法中使用的
试样的厚度差别
可能对冲击的影响很大。厚度从
3mm
变为
4mm
甚至通过分子质
量和试样厚度对
IZOD
缺口冲击性能使失效方式发生改变，从塑性转成脆性（如图
9
所示）。但是在
3mm
显示
脆性的材料如矿物和玻璃填充等级的材料不受影响。
添加了冲击改性剂的材料也不受此因
素的影响。
图
9
：测试试样的厚度和分子取向对冲击性能的影响
缺口冲击强度
ASTM D256
，
ISO
180
缺口冲击强度已经成为比较
材料冲击韧性的标准测试（如图
10
和
11
）。但是
缺口冲击测试与制品在实际使用的环境的关系比较
小。因为改变缺口敏感的材料，
测试结果会有很大的改变。冲击测试主要是用来表征材料
对缺口的敏感性而非抗冲
能力。缺口冲击强度测试主要用来比较材料的韧性。缺口冲击测
试对于一些带有尖
角，尖的拐角，加强肋的制品的冲击韧性有很大的实际意义。
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常用的塑料测试方法简介
图
10
缺口冲击强度
无缺口冲击测试的试样
几何形状，测试负载与缺口试样一样，只是测试试样
上没有缺口。这种测试比缺口冲击准
确，是因为它减少了因铣缺口而造成的应力集
中。
冲击强度是用试样吸收的能量除以试样在缺口处的厚度和宽度的乘积得到
的
，单位是
KJ/m2.
ISO
测试标准的不同反映了试样的类型和缺口的类型
ISO 180/1A
是指
1
类试样和
A
缺口。如图
10
所示。试样的尺寸为长
80mm
，
高
10mm
，厚
4mm
。
ISO 180/1U
是指试样为
1
类型，但是夹具是反向的
。
ASTM
测试方法中试样
的长为
63.5mm,
更重要的是试样的厚度是
3.2mm
，而摆锤的半径和高度与
ISO
一
致。
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常用的塑料测试方法简介
图
11
缺口冲击强度
在
ASTM
标准中，冲击强度是用缺口处吸收的能量除以缺口试样的厚度来表
征的。其单位是
J/m
。试样厚度的不同，对测
试结果影响很大。
Charpy
冲击强度
ASTM D
256
，
ISO 179
Charpy
和
Izod
测试最大的区别就是测试试样的放置不同。在
Charp
< br>测试中，
试样是水平放置在试样机上（如图
12
）。
ISO
标准的不
同反映了试样和缺口的类型：
ISO 179/2C
是指试样为
2
类型，缺口为
< br>C
类型。
IISO
179/2D
是指试样是
2
类型，但
是无缺口。
在
DIN 53453
标准中，试样的
尺寸与
ISO
标准相似。
ISO
与
DIN
中，冲击强
度都是用是用试样吸收的能量除以试样在缺口处的面积。单位为
KJ/m2.
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常用的塑料测试方法简介
图
12
Charpy
冲击强度
维卡软化温度
ASTM D 1525
，
ISO
306
，
DIN53460
维卡软化温度测试的目的主要是测试材料在那个温度下快速软化。塑料在液
体传热介质中，在一定的负荷，一定的等速升温速率下，试样被
1mm2
压铮头压
入
1mm
时的温
度，即维卡软化温度。
ISO 306
有两种标准：
A
：
负载为
10N
。
B
：负载为
50N
，
升温速率为
50
°
C/h
或者是
120
°
C/h
。
在ISO中，经常用A50，A120，B50，B120来
描述。测试样条浸润在被加热的油
浴中，从23°C作为起始的升温温度。5min以后
，10N或者50N的负载加载在测试试
样上，当试样被压铮头压入1 ± 0.01
mm
时油浴的温度即为
VST
。
热变形温度
ASTM D 648, ISO 75, DIN 53461
热变形温度表征了材料在一定能够负载下的短期耐热性能。本方法是测定材
料试浸在
一种等速升温的合适液体介质中，在简支梁的静弯曲负载作用下，试样弯
曲变形达到规定
能够值时候的温度，即热变形温度。
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