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薄膜检测标准与方法简介塑料薄膜抗冲击性能试验冲击强度是材料重要的机械力学性能之一。
冲击性能试验是在冲击负荷作用下测定材料的冲击强度，以用来衡量高分子材料在经受高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力，也称冲击韧性。
不同材料或不同用途可选择不同的冲击试验方法，常用的方法有摆锤式冲击试验、落镖冲击试验、落球冲击试验等。
自由落镖法冲击试验落镖和落球法冲击试验是把落体（包括落镖、砝码和锁紧环）或钢球由已知高度自由落下对试样进行冲击，测定试样冲击性能的方法。
落体或钢球的下落高度、质量直接影响试验结果，而且落体冲头的形状尺寸也会对结果影响很大。
在软包装行业中通常使用落镖冲击法，相关标准有GB/T 9639，ISO 7765-1，ASTM D 1709-01等。
采用具有半球状冲击头的落镖，尾部提供了一个较长的细杆用来固定砝码，适用于厚度小于1mm的塑料薄膜或薄片在给定高度的自由落镖冲击下，测定50%塑料薄膜或薄片试样破损时的冲击质量和能量。
抗摆锤法冲击试验使摆锤式薄膜冲击试验机的半球形冲头在一定的速度下冲击并穿过塑料薄膜，测量冲头所消耗的能量。
以此能量评价塑料薄膜的抗摆锤冲击能量。
摆锤式冲击试验机塑料薄膜拉伸强度/断裂伸长率试验拉伸强度（纵/横向）是塑料薄膜在一定方向上、通过拉伸夹具以一定的试验速度拉伸直至断裂所表现出的承载能力。
可用拉断力（N）或拉伸强度（Mpa）表示。
断裂伸长率是塑料薄膜在一定方向上（纵/横向），一定拉伸力下，断裂时伸长量占原长试样形状和尺寸有四种类型可选，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型为哑铃形试样。
Ⅳ型为长条型试样，宽度10～25mm,总长度不小于150mm，标距至少为50mm。
试样可根据不同的产品或按已有的产品标准的规定进行选择。
一般情况下，伸长率较大的试样不宜采用太宽的试样。
任何可做拉伸试验并能满足相应要求的试验机和厚度测量仪都可以作为试验仪器和设备。
按规定速度，开动试验机进行试验，如果没有规定速度，则硬质材料选用较低的速度，软质材料选用较高的速度。
薄膜拉伸率一、引言随着科技的不断进步，薄膜材料在许多领域中得到了广泛应用，如包装、电子、医疗等。
而薄膜的性能评估是很重要的，其中一个关键参数就是薄膜的拉伸率。
薄膜拉伸率是指材料在拉伸过程中的相对变形程度，它是评估薄膜材料力学性能的重要指标。
本文将深入探讨薄膜拉伸率的含义、测量方法、影响因素以及应用。
二、薄膜拉伸率的定义和计算方法薄膜拉伸率是指薄膜在受力拉伸过程中的变形程度。
它通常用一个量化指标来表示，即拉伸率值。
拉伸率值可以通过以下公式计算得出：拉伸率（%）= （L - Lo）/ Lo × 100其中，L为拉伸后的长度，Lo为初始长度。
三、薄膜拉伸率的测量方法薄膜拉伸率的测量方法有多种，以下是其中几种常用的方法：1. 简单拉伸法简单拉伸法是最常用的测量薄膜拉伸率的方法之一。
在这种方法中，我们通过施加不断增加的拉力来拉伸薄膜样品，并测量在不同拉力下的样品长度。
然后，通过对不同拉力下的样品长度进行计算，可以得出不同拉力下的薄膜拉伸率。
2. 压铸膜法压铸膜法是另一种常用的测量薄膜拉伸率的方法。
在这种方法中，我们将薄膜样品放置在一个温度控制的压铸模具中，并施加一定的压力进行拉伸。
然后，通过对薄膜样品长度的测量，可以得出薄膜拉伸率。
3. 拉伸试验机法拉伸试验机法是一种更为精确的测量薄膜拉伸率的方法。
在这种方法中，我们使用专门的拉伸试验机来对薄膜样品施加拉力，并实时测量样品的长度。
通过记录不同拉力下的样品长度，可以计算出薄膜的拉伸率。
四、影响薄膜拉伸率的因素薄膜拉伸率受到许多因素的影响，以下是其中几个主要因素：1. 材料性质材料的物理和化学性质会明显影响薄膜的拉伸率。
例如，材料的硬度、弹性模量以及分子间相互作用力等因素会改变材料的拉伸性能。
2. 温度温度对薄膜的拉伸率有重要影响。
通常情况下，随着温度的升高，薄膜的拉伸率会增加。
这是因为温度升高会导致材料分子的热运动增加，分子间距离增大，从而使材料更容易发生变形。
薄膜力学测试国标
薄膜力学测试的国标主要有以下几项：
1.GB/T10801-2006《塑料薄膜及片材拉伸试验》：该标准规定了对塑料薄膜及片材进行拉伸试验的方法和要求。
2.GB/T16491-2008《薄膜力学性能测量标准试验方法》：该标准规定了测量薄膜力学性能的标准试验方法和要求，包括拉伸、撕裂、切割、扭转、压缩等试验方法。
3.GB/T31318-2014《气体净化用活性炭纤维滤料》：该标准规定了气体净化用活性炭纤维滤料的物理性能、化学性能、性能测试方法等内容。
4.GB/T12706-2008《电缆用聚乙烯绝缘电力电缆》：该标准规定了电缆用聚乙烯绝缘电力电缆的物理性能、机械性能、电性能、耐热性能、耐寒性能等方面的要求和测试方法。
5.GB/T5598-2015《液晶面板用全透光同色度亚甲基蓝光谱片》：该标准规定了液晶面板用全透光同色度亚甲基蓝光谱片的外观、物理性能、光学性能、使用要求等内容。
薄膜力学性能评价技术一、薄膜概述薄膜可定义为用物理、化学等方法，在金属或非金属基底表面形成的一层具有一定厚度的、不同于基体材料性质、且具有一定的强化、防护或特殊功能的覆盖层[1]。
薄膜与基体是不可分割的，薄膜在基体上生长，彼此相互作用，薄膜的一面附着在基体上，并受到约束产生内应力。
附着力和内应力是薄膜极为重要的固有特性[2,3]。
薄膜的制备方法有很多，其中实验室里最常用的方法有物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。
薄膜按照形成方法分为天然薄膜和人工合成薄膜；按照晶体结构可以分为单晶、多晶以及非晶薄膜[4]。
另外，薄膜从用途上还可以分为光学薄膜、导电薄膜、以及耐磨防腐薄膜等等。
不同用途的薄膜对自身的性能要求不统一，薄膜要达到使用需求，就需要对自身相应的性能进行表征。
在机械工业中，薄膜主要用于改善工件的承载能力或者摩擦学性能。
这些性能与薄膜的力学特性密切相关。
例如增加工件的硬度就可以相应的增加其承载能力，在工件表面沉积一层减磨涂层可以显著改善其摩擦学性能等[5~12]。
薄膜力学性能表征方法有很多，但目前来说这些表征方法还存在一些问题。
首先，对于有基体支撑的薄膜，其表征手段难以消除基体对薄膜性能的影响；无基体支撑的薄膜一是在制备上比较困难，二是其界面结合问题与实际情况也相差甚远，直接影响到薄膜的力学性能的测试[13~18]。
其次，对于大块样品的力学性能检测手段不能直接用来测试接近二维结构的薄膜样品。
本文主要介绍当下较为常用的几种薄膜力学性能检测手段。
二、薄膜硬度的测量硬度的经典定义是材料抵抗另一种较硬材料压入产生永久压痕的能力。
硬度从物理意义上讲是材料本质结合力的度量，它与材料抵抗弹性、塑性变形的能力、拉伸强度、疲劳强度、耐磨性以及残余应力等密切相关，是材料综合力学性能的反映[19,20]。
目前薄膜硬度的测量方法主要有显微硬度和纳米压痕硬度两种。
1.薄膜显微硬度测量方法显微硬度计是一种压入硬度，测量的仪器是显微硬度计，它实际上是一台设有加负荷装置带有目镜测微器的显微镜。
塑料薄膜力学性能检测标准有哪些塑料薄膜力学性能检测方法汇总塑料薄膜被广泛应用在各种包装材料当中，不同的包装需求，需要用到不同的材料。
塑料薄膜的力学性能是衡量包装在生产、运输、货架展示、使用等环节对内容物实施保护的基础指标，一般包括：抗拉强度与伸长率、复合膜剥离强度、热合强度、耐穿刺性能、耐冲击性能、耐撕裂性能、抗揉搓性能、耐压性能等指标。
检测橡塑材料检测实验室可各类塑料薄膜力学性能检测服务。
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塑料力学性能：拉伸性能塑料的拉伸性能试验包括拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等试验。
塑料拉伸性能试验的方法国家标准有几个，适用于不同的塑料拉伸性能试验。
GB/T 1040－1992 《塑料拉伸性能试验方法》一般适用于热塑性、热固性材料，这些材料包括填充和纤维增强的塑料材料以及塑料制品。
适用于厚度大于1 mm的材料。
GB/T13022－1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》是等效采用国际标准ISO1184－1983《塑料薄膜拉伸性能的测定》。
适用于塑料薄膜和厚度小于1mm 的片材，该方法不适用于增强薄膜、微孔片材、微孔膜的拉伸性能测试。
以上两个标准中分别规定了几种不同形状的试样，和拉伸速度，可根据不同产品情况进行选择。
如伸长率较大的材料，不宜采用太宽的试样；硬质材料和半硬质材料可选择较低的速度进行拉伸试验，软质材料选用较高的速度进行拉伸试验等等。
塑料力学性能：撕裂性能撕裂性能一般用来考核塑料薄膜和薄片及其它类似塑料材料抗撕裂的性能。
GB/T 16578－1996《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能试验方法裤形撕裂法》是等效采用国际标准ISO 6383－1：1983《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能的测定第1部分；裤形撕裂法》适用于厚度在1mm以下软质薄膜或片材。
试验方法是将长方形试样在中间预先切开一定长度的切口，像一条裤子。
故名裤形撕裂法。
薄膜力学性能评价技术一、薄膜概述薄膜可定义为用物理、化学等方法，在金属或非金属基底表面形成的一层具有一定厚度的、不同于基体材料性质、且具有一定的强化、防护或特殊功能的覆盖层[1]。
薄膜与基体是不可分割的，薄膜在基体上生长，彼此相互作用，薄膜的一面附着在基体上，并受到约束产生内应力。
附着力和内应力是薄膜极为重要的固有特性[2,3]。
薄膜的制备方法有很多，其中实验室里最常用的方法有物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。
薄膜按照形成方法分为天然薄膜和人工合成薄膜；按照晶体结构可以分为单晶、多晶以及非晶薄膜[4]。
另外，薄膜从用途上还可以分为光学薄膜、导电薄膜、以及耐磨防腐薄膜等等。
不同用途的薄膜对自身的性能要求不统一，薄膜要达到使用需求，就需要对自身相应的性能进行表征。
在机械工业中，薄膜主要用于改善工件的承载能力或者摩擦学性能。
这些性能与薄膜的力学特性密切相关。
例如增加工件的硬度就可以相应的增加其承载能力，在工件表面沉积一层减磨涂层可以显著改善其摩擦学性能等[5~12]。
薄膜力学性能表征方法有很多，但目前来说这些表征方法还存在一些问题。
首先，对于有基体支撑的薄膜，其表征手段难以消除基体对薄膜性能的影响；无基体支撑的薄膜一是在制备上比较困难，二是其界面结合问题与实际情况也相差甚远，直接影响到薄膜的力学性能的测试[13~18]。
其次，对于大块样品的力学性能检测手段不能直接用来测试接近二维结构的薄膜样品。
本文主要介绍当下较为常用的几种薄膜力学性能检测手段。
二、薄膜硬度的测量硬度的经典定义是材料抵抗另一种较硬材料压入产生永久压痕的能力。
硬度从物理意义上讲是材料本质结合力的度量，它与材料抵抗弹性、塑性变形的能力、拉伸强度、疲劳强度、耐磨性以及残余应力等密切相关，是材料综合力学性能的反映[19,20]。
目前薄膜硬度的测量方法主要有显微硬度和纳米压痕硬度两种。
1.薄膜显微硬度测量方法显微硬度计是一种压入硬度，测量的仪器是显微硬度计，它实际上是一台设有加负荷装置带有目镜测微器的显微镜。
测试过程中要求试样表面光洁，粗糙度不能过大，压头在一定载荷下压入样品表面，保载一定时间后卸载，在样品表面产生永久压痕，通过显微镜上的测量装置测得压痕对角线长度，计算得出压痕表面积或投影面积，显微硬度值即为载荷与面积的比值[21-25]。
图1 维氏硬度与努氏硬度压头及压痕形貌示意图显微硬度按照压头形状的不同又分为维氏显微硬度和努氏显微硬度。
维氏压头是两相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体；努氏压头为长棱形金刚石压头，两长棱夹角为172. 5°，两短棱夹角为130°。
维氏硬度等于载荷P与压痕表面积F之比，努氏硬度等于载荷P与压痕投影面积A之比，如公式1，2。
维氏硬度HV=P/F=1854.4P/D2 (kg/mm2) 公式1 D——维氏压痕对角线长度平均值努氏硬度HK=P/A=14229P/L2 (kg/mm2 )L——努氏硬度长对角线长度公式2 目前维氏硬度试验方法已经形成国家标准，即为标准硬度。
当维氏硬度的值以kg/mm2为单位时，可以将单位省去，例如HV300，表示其显微硬度为300kg/mm2。
努氏硬度试验方法暂时没有国家标准，但也是一种获得大家认可的硬度测量方式，相比于维氏四棱锥体压头压痕对角线长度D与压人深度h之比D/h=7，努氏压头压痕长对角线长度L与压人深度h之比为L/h =30 , 所以在载荷相同的情况下才，努氏硬度的压头压入深度更浅，更适于较薄的涂层硬度的测定[26~29]。
在薄膜硬度的测试过程中，一般压痕深度为薄膜厚度的1/10到3/10时，我们才认为测得的硬度为薄膜的本征硬度[30,31]。
但是显微硬度测试时一般会得到微米级深度的压痕，深度大于薄膜的厚度，这样以来测得的硬度就不可避免的会受到基体的影响，为薄膜与基体的复合硬度[32-35]。
所以显微硬度大多用来横向定性的对比几种薄膜的硬度大小，一般不认为它是薄膜的本征硬度。
另外，显微硬度的测试过程中，同一压痕，由于测试者的身体状态（如视力）或评定标准的不同，测得的显微硬度值也会有偏差，所以同一批作横向对比的样品最好由同一测试人员在一次实验中完成测试。
为了减少测试误差对硬度评定的影响，在显微硬度测量时一般都需要用硬度标准块对测量值进行校正[36-38]。
2.纳米压痕硬度测试纳米压痕硬度需要在纳米硬度计上测得，如图2，纳米压头在电磁力作用下以一定的速率压入试件表面，通过高精度力、位移传感器（分辨率高达10nN和0.1nm）测量并记录压入深度h和载荷P的关系，根据载荷-深度曲线及接触面积，通过相应的算法可得到材料的压痕硬度以及其它多种力学性能[39,40]。
图2 纳米压痕硬度计工作示意图纳米压痕法最常用的的压头是尖三棱锥形金刚石玻氏（Berkovich）压头，得到加载-卸载曲线，如图3。
玻氏压头每个面都是正三角形，三棱锥形状比四棱锥尖锐，更能反映材料的塑性性能。
卸载曲线开始的部分为材料的弹性恢复阶段，形状接近于直线，h r为卸载曲线最大实验力时切线与深度坐标轴的交点[41-43]。
在采用纳米压入技术测量薄膜硬度时，硬度通常被定义为压头下方的平均应力，硬度数值H通过公式3计算：压痕硬度H=P max/A 公式3式中，H为硬度，A为压痕面积的投影，是压入接触深度hc的函数，不同形状压头的A的表达式不同。
图3 纳米压痕硬度标准压头以及测试曲线示意图a.加载曲线b.卸载曲线c.曲线b在Fmax处切线hp.卸载后残余压痕深度当压头为维氏压头时，A=24.50×hc2当压头为玻氏压头时，A=23.96×hc2上式中hc为压头与试样接触深度，可由公式4计算：公式4公式4中，ε取决于压头的形状，玻氏和维氏压头均为3/4。
hr的确定有两种方法，一是在实验力-压痕深度曲线上，卸载曲线切线与深度轴的交点即为hr，如图3。
此法假设卸载曲线的初始阶段是线性的，较为简便常用。
另一种方法称为幂指数法，事实上卸载曲线初始阶段是非线性的，采用简单的幂指数关系，如公式5：公式5公式5中K为常数，m为与压头几何形状有关的指数，hp为残余压痕深度[44]。
根据卸载曲线不同，通常取卸载曲线的50%以上或80%以上部分，用最小二乘法拟合成幂指数函数。
该函数在最大实验力时的切线和位移坐标轴的截距即为hr。
纳米压痕法可以获得的其它材料力学性能参数卸载刚度刚度是材料抵抗弹性变形的能力，它的物理意义是引起材料单位形变所需要的载荷。
图4为典型的弹塑性变形材料的压头载荷-压痕曲线[45]。
该曲线由加载曲线和卸载曲线组成。
卸载曲线在最大压力深度处的斜率包含的材料弹性的信息，称为卸载刚度S。
公式6图4 典型纳米压入载荷-位移（p-h）曲线压痕模量Err压痕模量Err可通过计算卸载曲线切线斜率得出[46~48]，如公式11，12：公式11公式12Er为约化弹性模量，又叫接触压痕弹性模量Ei为压头材料弹性模量(金刚石为1.14×106N/mm2)νs为试样泊松比νi为压头材料泊松比(金刚石为0.07)C接触柔度，接触刚度的倒数，它的值为最大实验力时卸载曲线dh/dF。
压痕模量与材料的杨氏模量具有可比性，有文献[49][50]将其看作为材料的弹性模量，但压痕若出现突起或凹陷的现象，则压痕模量和杨氏模量有明显不同。
压痕蠕变Crr压痕蠕变是指恒定实验力下压痕深度的相对变化量。
如公式13：公式13h1开始保持实验力时的压痕深度h2结束保持实验力时的压恨深度压痕松弛Rrr压痕松弛是指在保持恒定的压痕深度时实验力的相对变化量。
如公式14：公式14F1压痕深度达到恒定时的实验力F2压痕深度保持恒定一段时间后的实验力纳米压痕法精度高，压人深度小，基体的影响可以忽略，可以测量很薄的膜的硬度。
它把压痕对角线的测量转化为压头压入位移的测量，无须光学观察，用计算机进行数据收集，避免人为误差，与显微硬度相比具有一定的优势。
然而由于纳米压入仪对测试环境有严格要求，样品表面粗糙度要限制得很小，且仪器价格昂贵，因而它的使用受到一定限制。
另外，在纳米压痕硬度测试过程中会存在尺寸效应的问题，即在压入深度很小的时侯，随着压入深度的减小，测得的硬度值会相应的增大[51]。
尺寸效应使测量值数据间有一定的漂移和不确定性，适当加大测量深度可以减小这种影响。
三、薄膜摩擦学性能的表征摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘。
摩擦磨损是一个极其复杂的过程，他不仅与两相运动的表面有关，而是与整个摩擦学系统有关，对整个系统有很大的依赖性。
摩擦磨损试验可根据实验条件和目的分为两大类：第一类是现场实物摩擦磨损试验；第二类是实验室摩擦磨损模拟试验。
第一类是摩擦磨损试验是在实际使用条件下进行的，这种实验的真实性和可靠性较好，但机器零件在实际使用中的磨损一般较慢，因而需要较长的周期才能得到实验结果，而且磨损量还需要可靠和精确的仪器测量。
机器在不同工况下运行，由于运行的条件不固定，因而所取得的测试数据重现性和规律性较差，不便研究摩擦磨损的规律性，也难以进行单项因素对摩擦磨损影响的观察。
第二类试验方法不需要进行整机试验，只需要模拟机器零件和部件在实际使用条件下进行试验，同时可改变各种参数来分别测定其对摩擦磨损的影响，而且测试数据重现性和规律性较好，便于进行对比分析，还可以使用条件，缩短使用周期，减少试验费用，可用来重复地对大量的试件进行实验。
但这类试验方法所得到的结果，不能完全反映实际的复杂的摩擦磨损状况，往往不能直接应用，只有精确的模拟试验得到的结果才能有较好的实用性。
在实验室条件下，如何确定影响摩擦磨损的主要因素也是较为复杂的问题，因为摩擦、磨损本身就是复杂的，而且影响它的因素也较多。
稍许改变某一因素，可导致磨损量成倍的增加，即使在同一时间、同一因素对不同的磨损形式产生的影响也不同，而且各因素有时相互关联的，有很难把它们完全区分开来。
材料的耐磨性与材料的强度、硬度不同，它不是材料的固有特性，而是在一定条件下物理和化学特性的综合表现，若条件改变材料的耐磨性也随之改变，故材料的耐磨性是相对的，有条件的[52]。
目前笔者接触的薄膜材料的摩擦学性能表征一般在实验室中进行，球-盘摩擦实验可以较为全面的对样品摩擦学特性进行表征，划痕法也可以获得材料表面的摩擦系数（磨擦副为金刚石）。
1.划痕法表征样品摩擦系数图5 典型纳米划痕实验图解1划痕前表面轮廓线 2划痕后表面轮廓线3切向力 4划痕曲线 5法向力如图5，在纳米划痕试验中，用金刚石压头在薄膜表面上进行划痕试验，深度敏感系统记录压头的垂直位移，可以得出压头进入薄膜深度随前进位移的变化曲线，划痕过程结束后，用压头在20μN载荷作用下扫描划痕后表面形貌(Post-scanning)，得到划痕残留深度。
