化工检测

塑料拉伸强度测试是评估材料力学性能的核心方法之一，而样品预处理作为测试前的关键环节，其操作规范性直接影响结果的准确性与重复性。从样品制备到状态调节，每一步处理不当都可能导致测试数据偏离真实值，因此深入分析预处理环节对拉伸强度的影响，是保障检测结果可靠性的重要前提。

样品尺寸与公差控制

塑料拉伸样品的尺寸（如厚度、宽度、长度）是计算拉伸强度的核心参数，尺寸不准确或公差超差会直接导致测试结果偏离真实值。根据ISO 527-1等标准，拉伸样品的厚度公差通常要求±0.05mm，宽度公差±0.1mm，若厚度不均，测试时薄处会先发生应力集中，导致样品提前断裂，拉伸强度测定值偏低。例如，某PP注塑样条厚度为2.0mm（标准要求2.0±0.05mm），若实际厚度为1.9mm，受力面积减少5%，计算出的拉伸强度会比真实值高约5%；若厚度为2.1mm，受力面积增加5%，拉伸强度则低约5%。

样品加工过程中的尺寸误差需重点控制，比如注塑样品的浇口残留会导致局部厚度偏厚，挤出样品的切刀磨损会导致宽度不一致。以注塑样条为例，浇口处的残留料需用铣刀或砂纸去除，确保整个样条厚度均匀；挤出样品的宽度偏差通常来自切边机的定位不准确，需定期校准设备，保证切出的样品宽度符合标准要求。

此外，样品的长度也会影响测试结果，若长度过短，夹具夹持部分过近，会导致样品在夹具处断裂，而非试样的有效部分，这种情况需判定测试无效。因此，预处理时需用游标卡尺或厚度计逐件测量样品尺寸，剔除超差样品，确保测试用样品的尺寸符合标准规定。

样品表面状态处理

样品的表面状态（如划痕、毛刺、油污）会直接影响拉伸过程中的应力分布与夹具夹持效果。表面划痕是常见的应力集中源，即使细微的划痕（如深度0.01mm）也会导致样品在拉伸时沿划痕处提前断裂，拉伸强度比无划痕样品低10%~20%。例如，ABS样品表面若有模具划痕，测试时断裂位置通常在划痕处，拉伸强度仅为无划痕样品的80%左右。

样品的毛刺需彻底去除，毛刺会在测试时产生局部应力，导致结果波动。去除毛刺时需注意方向，应顺着拉伸方向用砂纸打磨，避免横向打磨产生新的划痕。以PC注塑样条为例，毛刺多位于浇口或分型面处，用200#砂纸沿拉伸方向轻轻打磨，可有效去除毛刺且不损伤样品表面。

表面油污也是预处理需解决的问题，油污会降低夹具与样品的摩擦力，导致测试时样品打滑，力值传感器记录的力值不准确。例如，样品表面沾有注塑机的液压油，测试时夹具无法牢固夹持，样品会在未达到最大力时打滑，测得的拉伸强度比真实值低20%以上。去除油污的方法通常是用无水乙醇或异丙醇擦拭样品表面，待溶剂挥发后再进行测试。

消除内应力的预处理

塑料成型过程（如注塑、挤出、吹塑）中，由于冷却不均、牵伸速度不一致等原因，样品内部会产生内应力。内应力会导致样品在拉伸测试时提前开裂，拉伸强度的变异系数（CV值）增大。例如，未退火的PET注塑样条，内应力导致拉伸强度的CV值高达10%；经120℃退火30分钟后，内应力释放，CV值降至3%以下。

消除内应力的常用方法是退火处理，即通过加热使塑料分子链松弛，释放内部应力。退火温度需控制在材料的玻璃化转变温度（Tg）与熔融温度（Tm）之间，避免热变形。例如，PP的Tg约为-10℃，Tm约为160℃，退火温度通常选择80℃~100℃；PET的Tg约为70℃，Tm约为250℃，退火温度选择120℃~150℃。若退火温度过高，会导致样品软化变形，尺寸改变，影响测试结果；若温度过低，内应力无法有效释放。

此外，成型工艺也会影响内应力的大小，例如注塑样品的冷却时间越长，内应力越小；挤出样品的牵伸速度越慢，内应力越小。预处理时需根据成型工艺调整退火参数，例如快速冷却的注塑样品需延长退火时间，而慢速冷却的样品可缩短退火时间。

状态调节的环境参数控制

状态调节是指将样品置于标准环境中，使其达到温度与湿度的平衡，目的是消除环境因素对样品性能的影响。根据GB/T 2918-2018标准，塑料测试的标准环境为温度23℃±2℃、相对湿度50%±5%，状态调节时间通常不少于24小时（吸湿性材料需延长至48小时）。

温度对塑料的拉伸强度影响显著，温度升高会导致塑料分子链运动加剧，材料软化，拉伸强度降低。例如，PP样品在23℃时拉伸强度为30MPa，在30℃时降至25MPa，降幅达17%。湿度对吸湿性塑料（如PA6、PBT）的影响更大，PA6的吸湿率约为3%（23℃、50%RH），吸湿后材料的拉伸强度会降低10%~15%。例如，未状态调节的PA6样品，吸湿量仅为1%，拉伸强度为80MPa；经48小时状态调节后，吸湿量达3%，拉伸强度降至70MPa。

状态调节的时间需严格控制，若时间不足，样品未达到平衡，测试结果会随时间波动。例如，PC样品状态调节12小时后测试，拉伸强度为60MPa；调节24小时后，拉伸强度稳定在55MPa，偏差达9%。状态调节后的样品需密封保存，避免再次吸湿或失水，直到测试前取出。

样品取向一致性的保持

塑料的取向（如挤出的纵向取向、注塑的流动取向）会导致拉伸强度的各向异性，即沿取向方向的拉伸强度远高于垂直方向。例如，挤出的PP片材，纵向（牵伸方向）拉伸强度为30MPa，横向（垂直牵伸方向）仅为15MPa；注塑的ABS样条，流动方向（浇口到末端）的拉伸强度为40MPa，垂直方向仅为25MPa。

预处理时需保证样品的取向方向与测试方向一致，否则会导致测试结果完全错误。例如，将挤出片材的横向样品当作纵向样品测试，测得的拉伸强度仅为真实值的50%，这种结果会误导材料的应用选型。标记取向方向是保持一致性的关键，例如注塑样品可在浇口处做标记，挤出样品可在牵伸方向做记号，测试时将标记方向与拉伸方向对齐。

此外，样品的取向程度也需控制，取向程度过高会导致材料变脆，拉伸强度虽高但断裂伸长率低。例如，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的取向程度极高，拉伸强度可达3000MPa，但断裂伸长率仅为3%；而未取向的UHMWPE，拉伸强度仅为20MPa，断裂伸长率达300%。预处理时需根据测试目的选择合适取向程度的样品，避免因取向不一致导致结果偏差。

杂质与缺陷的去除

样品中的杂质（如灰尘、金属颗粒、未熔塑料颗粒）与缺陷（如气泡、缩孔、裂纹）会成为应力集中源，导致拉伸时提前断裂，拉伸强度降低。例如，样品中含有一个直径0.5mm的气泡，拉伸时气泡处的应力集中会导致样品在气泡处断裂，拉伸强度比无气泡样品低20%；样品中含有金属颗粒，会划伤内部分子链，形成微裂纹，拉伸强度降低15%以上。

预处理时需通过目视或显微镜检查样品，剔除有缺陷的样品。例如，注塑样品的缩孔通常位于样条的中心位置，可用切片机将样条切开，通过光学显微镜观察，若发现缩孔，需剔除该样品；挤出样品的表面裂纹可通过目视检查，若裂纹长度超过1mm，需判定为不合格。

原料中的杂质需在成型前去除，例如回收料中的金属颗粒可通过磁选机去除，未熔塑料颗粒可通过筛网过滤。预处理时若发现样品中有杂质，需追溯原料来源，确保测试用样品的原料符合要求。

预处理时间的控制

预处理的时间参数（如退火时间、状态调节时间、放置时间）需严格遵循标准要求，过长或过短都会影响测试结果。例如，PP样品在100℃退火2小时，会发生热降解，分子量降低，拉伸强度从30MPa降至25MPa；退火时间仅10分钟，内应力无法释放，拉伸强度的CV值仍高达8%。

状态调节时间不足会导致样品未达到平衡，例如PA6样品状态调节12小时，吸湿量仅为1.5%，拉伸强度为80MPa；调节48小时后，吸湿量达3%，拉伸强度降至70MPa，偏差达14%。状态调节后的样品需在1小时内进行测试，若放置时间过长，会重新吸湿或失水，影响结果稳定性。

此外，预处理后的样品需避免长时间暴露在空气中，尤其是吸湿性材料，需用铝箔袋或密封盒保存，防止环境湿度对样品的影响。例如，PA6样品状态调节后，若暴露在60%RH的环境中2小时，吸湿量会增加0.5%，拉伸强度降低5%左右。