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高分子物理实验报告高分子物理实验报告引言：高分子物理是研究高分子材料的结构、性质和行为的学科。
本实验旨在通过实验方法，对高分子材料的一些基本性质进行探究，以加深对高分子物理的理解。
实验一：高分子材料的熔融流动性材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）方法：将PE和PP分别切成小块，放入两个不同的容器中，通过加热使其熔化，观察其流动性。
结果：PE在加热后迅速熔化，并呈现出较大的流动性，而PP则需要较高的温度才能熔化，且流动性较小。
结论：高分子材料的熔融流动性与其分子结构有关，分子链间的相互作用力越强，熔融温度越高，流动性越小。
实验二：高分子材料的拉伸性能材料：聚酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）方法：将PET和PVC分别切成薄片状，用拉力试验机进行拉伸测试，记录其拉伸强度和断裂伸长率。
结果：PET具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，而PVC的拉伸强度较低，断裂伸长率也较小。
结论：高分子材料的拉伸性能与其分子链的排列方式、分子量以及交联程度等因素有关，分子链越有序，交联程度越高，拉伸强度越大，断裂伸长率越小。
实验三：高分子材料的热稳定性材料：聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）方法：将PS和PC分别切成小块，放入热风箱中进行热稳定性测试，记录其质量损失。
结果：PS在高温下易分解，质量损失较大，而PC在相同条件下质量损失较小。
结论：高分子材料的热稳定性与其分子链的稳定性有关，分子链越稳定，热稳定性越好，质量损失越小。
实验四：高分子材料的玻璃化转变温度材料：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）方法：将PMMA和PVA分别切成小块，通过差示扫描量热法（DSC）测试其玻璃化转变温度。
结果：PMMA的玻璃化转变温度较高，而PVA的玻璃化转变温度较低。
结论：高分子材料的玻璃化转变温度与其分子链的自由度有关，分子链越自由，玻璃化转变温度越低。
结论：通过以上实验，我们可以看到不同高分子材料在熔融流动性、拉伸性能、热稳定性和玻璃化转变温度等方面表现出不同的特性。
高分子材料性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在对常见的高分子材料进行性能测试，以深入了解其物理、化学和机械性能，为材料的选择和应用提供科学依据。
二、实验材料与设备1、实验材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）2、实验设备电子万能试验机热重分析仪（TGA）差示扫描量热仪（DSC）硬度计冲击试验机三、实验原理1、拉伸性能测试高分子材料在受到拉伸力作用时，会发生形变。
通过测量材料在拉伸过程中的应力应变曲线，可以得到材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。
2、热性能测试TGA 用于测量材料在加热过程中的质量损失，从而分析材料的热稳定性和组成成分。
DSC 则可以测量材料在加热或冷却过程中的热量变化，用于研究材料的相变温度、玻璃化转变温度等。
3、硬度测试硬度是衡量材料抵抗局部变形的能力。
硬度计通过压入材料表面一定深度，测量所施加的力来确定材料的硬度值。
4、冲击性能测试冲击试验机通过施加冲击载荷，测量材料在冲击作用下的吸收能量，评估材料的抗冲击性能。
四、实验步骤1、拉伸性能测试将高分子材料制成标准哑铃状试样。
安装试样到电子万能试验机上，设置拉伸速度和测试温度。
启动试验机，记录应力应变曲线。
2、热性能测试称取一定量的高分子材料样品，放入 TGA 和 DSC 仪器的样品盘中。
设置升温程序和气氛条件，进行测试。
3、硬度测试将试样平稳放置在硬度计工作台上。
选择合适的压头和试验力，进行硬度测量。
4、冲击性能测试制备标准冲击试样。
将试样安装在冲击试验机上，进行冲击试验。
五、实验结果与分析1、拉伸性能聚乙烯（PE）：拉伸强度较低，断裂伸长率较高，表现出较好的柔韧性。
聚丙烯（PP）：拉伸强度较高，断裂伸长率适中，具有一定的刚性和韧性。
聚苯乙烯（PS）：拉伸强度较高，但断裂伸长率较低，脆性较大。
聚氯乙烯（PVC）：拉伸强度和断裂伸长率因配方不同而有所差异。
2、热性能TGA 结果显示，不同高分子材料的热分解温度和分解过程有所不同。
高分子材料拉伸试验一、实验目的测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长，并画应力—应变曲线；观察结晶性高聚物的拉伸特征；掌握高聚物的静载拉伸实验方法。
∙∙∙二、实验原理应力—应变曲线本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷，以测定塑料的力学性能。
拉伸实验是最常见的一种力学实验，由实验测定的应力—应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物，不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。
结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域，如图1所示。
（1）OA 段曲线的起始部分，近似直线，属普弹性变形，是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的，其形变是可逆的，应力与应变之间服从胡克定律。
即：σ=Eε式中σ——应力，MPa ；ε——应变，%；Ε——弹性模量，MP 。
A 为屈服点，所对应力屈服应力或屈服强度。
（2）BC 段到达屈服点后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈现象的本质是分子在该自发生取向的结晶，该处强度增大，拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎一变，而变形增加很大。
（3）CD 段被均匀拉细后的试样，再长变细即分子进一步取向，应力随应变的增大而增大，直到断裂点D ，试样被拉断，D 点的应力称为强度极限，即抗拉强度或断裂强度σ断，是材料重要的质量指标，其计算公式为：σ断=P/（b ×d ）(MPa) 式中P ——最大破坏载荷，N ； b ——试样宽度，mm ； d ——试样厚度，mm ；断裂伸长率ε断是试样断裂时的相对伸长率，ε断按下式计算：ε断=（F-G ）/G×100%式中G ——试样标线间的距离，mm ； F ——试样断裂时标线间的距离，mm 。
实验设备、用具及试样电子式万能材料试验机WDT-20KN 。
游标卡尺一把聚丙烯（PP ）标准试样6条，拉伸样条的形状（双铲型）如图2所示。
土工膜拉伸试验一、引言土工膜是一种由高分子材料制成的薄膜，具有良好的拉伸性能和防渗透性能，被广泛应用于土壤工程、水利工程、环境工程等领域。
土工膜拉伸试验是评价土工膜材料拉伸性能的一种重要方法，通过该试验可以获得土工膜的拉伸强度、断裂伸长率等参数，为土工膜的选材和工程应用提供依据。
二、试验原理土工膜拉伸试验是将土工膜样品置于拉伸机上，施加拉力使其产生拉伸变形，通过测量施加的拉力和样品的伸长量，计算出相应的拉伸强度和断裂伸长率。
试验中需要注意的是，为了保证试验结果的准确性，应选择合适的试验速度和试验温度，避免样品的热变形和快速变形对试验结果的影响。
三、试验步骤1. 准备土工膜样品：从土工膜卷材中切取一个符合要求的长方形样品，尺寸应符合试验标准的要求。
2. 安装样品：将土工膜样品装夹在拉伸机上，保证样品的两端固定，并且保证样品的拉伸方向与试验要求一致。
3. 设定试验参数：根据试验标准要求，设定试验速度和试验温度，确保试验过程的稳定性。
4. 施加拉力：启动拉伸机，逐渐施加拉力，使土工膜样品开始产生拉伸变形。
5. 记录数据：在试验过程中，实时记录施加的拉力和样品的伸长量，并绘制相应的拉力-伸长曲线。
6. 求取试验参数：根据试验数据，计算出土工膜样品的拉伸强度和断裂伸长率等参数。
四、试验结果分析根据土工膜拉伸试验的结果，可以对土工膜的拉伸性能进行评价和比较。
拉伸强度是衡量土工膜抵抗拉伸破坏能力的指标，一般来说，拉伸强度越高，土工膜的抗拉性能越好。
断裂伸长率反映了土工膜在拉伸过程中的变形能力，断裂伸长率越大，土工膜的延展性越好。
此外，还可以通过拉力-伸长曲线来观察土工膜的变形过程，进一步了解其拉伸性能。
五、试验注意事项1. 样品的制备要符合试验标准的要求，尺寸应准确无误。
2. 拉伸机的选用应符合试验要求，保证试验过程的稳定性和可靠性。
3. 试验过程中应注意安全操作，避免发生意外事故。
4. 试验结束后，及时清理试验现场，保持设备的整洁和完好。
高分子材料分析与测试引言高分子材料是一类重要的工程材料，在各个领域有着广泛的应用。
为了确保高分子材料的质量和性能，对其进行准确的分析与测试是至关重要的。
本文将介绍高分子材料分析与测试的基本原理、常用方法和技术，并对其在实际应用中的重要性进行讨论。
1. 高分子材料的特性分析高分子材料具有许多特殊的性质，如高分子链结构、长链分子的柔性和高分子材料的热性能等。
为了准确分析和测试高分子材料的特性，我们需要运用一些常用的分析方法。
下面介绍几种常用的高分子材料特性分析方法：•红外光谱分析：红外光谱是一种常见的高分子材料分析方法，通过对材料吸收、发射或散射红外辐射进行分析，可以确定材料的化学成分和结构。
•热分析：热分析是一种通过加热样品并监测其温度和质量变化来分析材料热性能的方法。
常见的热分析方法包括热重分析（TGA）和差热分析（DSC）等。
•X射线衍射（XRD）：XRD是一种通过测量材料对入射X射线的衍射情况来分析其晶体结构的方法。
通过XRD可以确定高分子材料的结晶性质和晶格参数。
•核磁共振（NMR）：核磁共振是一种通过测量材料中核自旋的共振现象来分析材料结构和化学环境的方法。
在高分子材料分析中，NMR可以提供关于材料分子结构、分子量和链结构等信息。
2. 高分子材料的力学性能测试高分子材料的力学性能是评价其质量和使用性能的关键指标之一。
为了准确测试高分子材料的力学性能，常用的测试方法包括：•拉伸测试：拉伸测试是一种通过施加拉伸力来测量材料在拉伸过程中的力学性能的方法。
通过拉伸测试可以确定高分子材料的强度、延展性和弹性模量等指标。
•弯曲测试：弯曲测试是一种通过施加弯曲力来测量材料在弯曲过程中的力学性能的方法。
通过弯曲测试可以确定高分子材料的弯曲强度和弯曲模量等参数。
•硬度测试：硬度测试是一种通过在材料表面施加静态或动态载荷来测量材料硬度的方法。
常用的高分子材料硬度测试方法包括巴氏硬度和洛氏硬度等。
•冲击测试：冲击测试是一种通过施加冲击载荷来测量材料抗冲击性能的方法。
实验1 高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定一、实验目的通过实验了解聚合物材料应力—应变曲线特点、试验速度对应力—应变曲线的影响、拉伸强度及断裂伸长率的意义，熟悉它们的测试方法；并通过测试应力—应变曲线来判断不同聚合物的力学性能。
二、实验原理为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。
所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。
不同种类聚合物有不同的应力—应变曲线。
等速条件下，无定形聚合物典型的应力—应变曲线如图1所示。
图中的α点为弹性极限，σα为弹性（比例）极限强度，εα为弹性极限伸长。
在α点前，应力—应变服从虎克定律：σ=Έε式中σ——应力，MPa；ε——应变，%；Ε——弹性（杨氏）模量（曲线的斜率），MP 。
曲线斜率E反映材料的硬性。
Y称屈服点，对应的σy和εy称屈服强度和屈服伸长。
材料屈服后，可在t点处，也可在t′点处断裂。
因而视情况，材料断裂强度可大于或小于屈服强度。
εt（或εt′）称断裂伸长率，反映材料的延伸性。
从曲线的形状以及σt和εt的大小，可以看出材料的性能，并借以判断它的应用范围。
如从σt的大小，可以判断材料的强与弱；而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大小，可判断材料的脆性与韧性。
从微观结构看，在外力的作用下，聚合物产生大分子链的运动，包括分子内的键长、键角变化，分子链段的运动，以及分子间的相对位移。
沿力方向的整体运动（伸长）是通过上述各种运动来达到的。
由键长、键角产生的形变较小（普弹形变），而链段运动和分子间的相对位移（塑性流动）产生的形变较大。
材料在拉伸到破坏时，链段运动或分子位移基本上仍不能发生，或只是很小，此时材料就脆。
若达到一定负荷，可以克服链段运动及分子位移所需要的能量，这些运动就能发生，形变就大，材料就韧。
如果要使材料产生链段运动用分子位移所需要的负荷较大，材料就较强及硬。
聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定实验报告1. 实验目的（1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件和测试原理。
（2）掌握测定聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定方法。
（3）考察拉伸速度对聚合物力学性能的影响。
2. 实验原理拉伸试验是在规定的试验温度、试验速度和湿度条件下，对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止。
基本公式：00L L L -=ε （2－1） 0A F=σ （2－2） )(000L L A FL E -==εσ （2－3） 式中，ε伸长率即应变；σ为应力；L 为样品某时刻的伸长；0L 为初始长度；0A 为初始横截面积；F 为拉伸力；E 为拉伸模量。
3. 拉伸样条试样形状拉伸试样共有4种类型：Ⅰ型试验样(双铲型)，见图2－1（a ），II 型试样(哑铃型)，见图2－1(b)，III 型试样(8字型)，见图2－1(c)，IV 型试样(长条型)，见图2－1(d)。
图2－1(a) I 型试样 图2－1(b) II 型试样图2－1(c) III 型试样图2－(d) IV型试样不同类型的试样有不同的尺寸公差，具体见表2－1、表2－2、表2－3和表2－4。
表2－1 I型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm 公差/mmL 总长度（最小）150 -H 夹具间距离115 ±5.0C 中间平行部分长度60 ±0.5G0 标距（或有效部分）50 ±0.5W 端部宽度20 ±0.2D 厚度 4 -B 中间平行部分宽度10 ±0.2R 半径（最小）60 -表2－2 II型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm 公差/mmL 总长度（最小）110 -C 中间平行部分长度9.5 ±2.0d0 中间平行部分厚度 3.2d1 端部厚度 6.5W 端部宽度45 -b 中间平行部分宽度25 ±0.4R0 端部半径 6.5 ±1.0R1 表面半径75 ±2.0R2 侧面半径75 ±2.0表2－3 III型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm 公差/mmL 总长度（最小）115 -H 夹具间距离80 ±5.0C 中间平行部分长度33 ±2.0G0 标距（或有效部分）25 ±0.2W 端部宽度25 ±0.2d 厚度 2 -b 中间平行部分宽度 6 ±0.2R0 小半径14 ±0.2R1 大半径25 ±0.2表2－4 IV型试样公差尺寸物理量名称尺寸/mm 公差/mmL 总长度（最小）250 -H 夹具间距离170 ±5.0G0 标距（或有效部分）100 ±0.5W 宽度25 ±0.5L1 加强片间长度150 ±5.0L2 加强片最小长度50 -d0 厚度2～10 -d1 加强片厚度3～10 -D2 加强片5o～30o -θ加强片角度- -聚合物的拉伸性能可通过其应力－应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力－应变曲线如图2－1（左）所示。
高分子材料的拉伸性能测试
《高分子材料的拉伸性能测试》实验指导书
一、实验目的
1、测试热塑性塑料拉伸性能。
2、掌握高分子材料的应力―应变曲线的绘制。
4、了解塑料抗张强度的实验操作。
二、实验原理
拉伸试验是材料最基本的一种力学性能试验方法，可以得到材料的各种拉伸性能，包括拉伸强度、弹性模量、泊松比、伸长率、应力-应变曲线等。
拉伸试验是指在规定的温度、湿度和试验速度下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏，此时材料的性能指标如下： 1.拉伸强度为：
(1)
式中σ--拉伸强度，MPa;
P---破坏载荷（或最大载荷)，N; b---试样宽度，cm; h---试样厚度，cm.
2.拉伸破坏(或最大载荷处)的伸长率为： (2)
式中ε---试样拉伸破坏(或最大载荷处)伸长率，%; ΔL0-破坏时标距内伸长量，cm;
L0---测量的标距，cm,
3.拉伸弹性模量为：
(3)
式中 Et---拉伸弹性模量，MPa；
ΔP―荷载-变形曲线上初始直线段部分载荷量，N；ΔL0―与载荷增量对应的标距内变形量，cm。
4.拉伸应力-应变曲线
如果材料是理想弹性体，抗张应力与抗张应变之间的关系服从胡克定律，即：σ = Eε式中: E－杨氏模量或拉伸模量；σ－应力；ε－应变
聚合物材料由干本身长链分子的大分子结构持点，使其具有多重的运动单元，因此不
是理想的弹性体，在外力作用下的力学行为是一个松弛过程，具有明显的粘弹性质。
拉伸
试验时因试验条件的不同，其拉伸行为有很大差别。
起始时，应力增加，应变也增加，在
A点之前应力与应变成正比关系，符合胡克定律，呈理想弹性体。
A点叫做比例极限点。
超过A点后的一段，应力增大，应变仍增加，但二者不再成正比关系，比值逐渐减小；当
达到Y点时，其比值为零。
Y点叫做屈服点。
此时弹性模最近似为零，这是一个重要的材
料持征点。
对塑料来说，它是使用的极限。
如果再继续拉伸，应力保持不变甚至还会下降，而应变可以在一个相当大的范围内增加，直至断裂。
断裂点的应力可能比屈服点应力小，
也可能比它大。
断裂点的应力和应变叫做断裂强度和断裂伸长率。
高分子材料是多种多样的，它们的应力―应变曲线也是多样的并且受外界条件的极大
影响。
材料的应力―应变曲线下的面积，表示其反抗外力时所做的功，因此根据应力－应变
曲线的形状就可以大致判断出该材料的强度和韧性。
三、仪器装置与原材料
微机控制万能材料试验机 1套游标卡尺 1个
按照标准制备哑铃型样条 PP，PS若干
四、试验步骤 1．试验前的准备
(1)试样制作：
在拉伸试验中，应选择适当的试样形状和尺寸，使其拉伸时在有效部分断裂。
一般都
是哑铃形试样，主要是选择适当的过渡圆弧半径和有效宽度。
在塑料拉伸试验国家标准方
法中，对各种试样(如压注、压制、浇铸、硬板材、软片、薄膜等)的形状、尺寸、圆弧半
径都做了统一的规定，准备试佯时应严格按照尺寸加工制作。
(2)试样预处理：
如前所述测试结果与温度、湿度有密切关系，因此在测试之前除了进行必要的后处理(如退火、淬火)之外，还需在与试验条件相同的条件下放置一定时间，使试样与试验条件
的环境达到平衡。
一般试样愈硬厚。
这段时间应愈长一些，这在国家标准中都有规定。
(3)拉力试验机的准备工作：
耍保证测试顺利进行利和结果准确，拉力试验机的良好工作状态是必不可少的。
微机
控制万能材料试验机的准备工作包括：
①首先调节工作室的温度和湿度使之符合国家标准的要求。
(本实验不作要求)
②开启试验机的总电源，预热10分钟。
③选择合适量程的力传感器。
把选定的传感器放到主机顶部传感器座上固定，用电缆
把传感与测力放大器相连，同时在传感器上装好夹具。
2．测试步骤
1）在实验前用游标卡尺精确测量厚度。
每根试样测量三点取算术均值，并计算
截面积A0，用游标卡尺在试上对称选取l0=25mm作为标线间距离。
2）试验条件：打开试验机拉伸软件，选择所需拉伸速率，本实验选取(mm／min)：5，50。
3）把试样夹持在上夹具，并保持竖直。
轻按下行开关，夹紧试样下端。
4）仪器负荷调零，位移调零。
5) 按运行按钮，开始试验。
实验过程中，电脑程序上自动记录了X-Y（载荷-形变）
曲线。
6) 试样断裂后，保存试样数据。
7)重复步骤3-6，完成本组实验。
3.关闭
试验机和拉伸机，打扫卫生，清理场地。
五、数据处理
1、由试样的初始尺寸计算抗拉强度、断裂强度；
试样有效部分长度人L0，试样厚度d，试样有效部分宽度b，抗拉强度的计算：
σ = F / (b*d) 其中F是最大破坏载荷，由于不同材料拉伸时断裂点的载荷可能小
于屈服点载荷，也可能大于屈服点载荷。
因此计算抗拉强度时所指的是最大破坏载荷，不
一定是断裂点的载荷，而是应力-应变曲线上最大应力点的载荷。
3．断裂伸长率
ε＝（（L―L0）/ L0）×100％
其中L0试样韧始有效长度，L是试样断裂时标线间的距离。
L―L0 =△L是试样拉伸
至断裂时的总伸长值．可以从载荷―形变X-Y曲线上直接读出。
4．起始弹性模量Et
Et ＝△σ/ △ε
式中：△σ，△ε分别是比例极限点以内任一点的应力与应变。
Et可以直接从X-Y曲线上求得。
Et = (F *L0) / [ b*d*（L―L0）]
4、由拉伸记录曲线绘制应力应变曲线。
六、思考题
1、高分子材料有几种类型的应力-应变曲线?
2、比较橡胶、塑料及纤维的应力-应变
曲线有何不同? 3、温度对拉伸性能什么影响？
七、实验参考书
1、何平笙、杨海洋、朱平平主编：《高分子物理实验》，中国科学技术大学出版社，2002。
2、刘建平、郑玉斌主编：《高分子科学与材料工程实验》，化学工业出版社，2021。
3、韩哲文主编：《高分子科学实验》，华东理工大学出版社，2021。
4、张兴英、李齐方主编：《高分子材料实验》，化学工业出版社，2021。
5、欧国荣张德震主编：《高分子科学与工程实验》，华东理工大学出版社，1997。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
