化工检测

塑料用树脂的拉伸强度是评估其力学性能的核心指标之一，直接关系到制品的结构可靠性与使用寿命。ASTM（美国材料与试验协会）制定的ASTM D638《塑料拉伸性能的标准试验方法》是全球塑料行业广泛遵循的测试依据，覆盖热塑性、热固性及增强塑料的拉伸性能检测。本文将围绕ASTM标准，详细拆解塑料用树脂拉伸强度检测的全流程，包括标准选择、试样制备、设备要求、测试操作及数据处理等关键环节。

标准选择与适用范围

ASTM针对塑料拉伸强度的核心标准是ASTM D638，适用于绝大多数塑料用树脂（如ABS、PC、PA、PE等）。标准中定义了5种试样类型，其中Type I（狗骨形，总长165mm、标距50mm）常用于硬质树脂，Type II（短狗骨形，总长115mm、标距25mm）适用于软质或薄型树脂。部分特殊树脂需参考衍生标准：如ASTM D882针对薄塑料片材，ASTM D5034针对纺织物增强塑料，需根据树脂形态与特性选择对应标准。

需注意，ASTM D638中“拉伸强度”的定义为“试样断裂前承受的最大拉应力”——对于有屈服现象的韧性树脂（如PA），需同时记录屈服强度（屈服点应力）与拉伸强度（最大力应力）；对于无屈服的脆性树脂（如PS），拉伸强度即为断裂强度。

试样制备的ASTM要求

试样制备需严格遵循ASTM D638与ASTM D618（状态调节标准）。首先，树脂原料需按供应商推荐条件干燥（如PET在120℃干燥4-6小时），避免成型时产生气泡。成型方法优先选择注塑（ASTM D3641）或压塑（ASTM D4703），成型温度、压力需匹配树脂特性（如PC注塑温度260-300℃、模具温度80-120℃）。

试样尺寸精度需符合标准：Type I试样厚度3.2±0.2mm、宽度13.0±0.2mm；Type II试样厚度1.6±0.1mm、宽度6.4±0.1mm。厚度需用0.01mm精度千分尺在标距段3个位置测量，取平均值。成型后试样需在23±2℃、50±5%湿度下状态调节至少40小时（热塑性）或72小时（热固性），释放内应力。

最后检查试样外观：表面无裂纹、飞边或杂质，边缘光滑（飞边需用砂纸轻磨但不改变尺寸），缺陷试样直接剔除。

试验设备的ASTM合规性

拉力试验机需满足ASTM D638要求：力值范围覆盖试样预期最大力的10%-90%，精度±1%（按ASTM E4校准）；位移精度±0.5%，确保拉伸速度准确。夹头类型根据树脂硬度选择：硬质树脂用楔形夹头（增加摩擦力），软质树脂用平夹头（配橡胶垫防夹碎）。

拉伸速度需严格匹配树脂类型：刚性树脂（如ABS）用5mm/min（Type I）或10mm/min（Type II）；韧性树脂（如PA）用50mm/min；弹性体（如TPU）可达500mm/min。速度错误会导致结果偏差——例如PA速度从50mm/min提至500mm/min，强度可能偏高20%以上。

设备需定期校准：力值每6个月用标准砝码校准，位移每12个月用激光位移计校准，校准记录需留存备查。

测试前的准备工作

测试前需确认环境符合ASTM D618：温度23±2℃、湿度50±5%，用温湿度计持续监测并记录。设备检查需确认夹头无磨损、丝杆润滑良好、空载试验正常（位移与速度一致，力值显示0±0.1N）。

试样检查需再次核对尺寸，用标记笔在标距段两端画记（Type I标距50mm、Type II标距25mm），便于判断断裂位置。增强树脂（如玻纤增强PA）需检查纤维取向——沿拉伸方向排列的纤维会显著提高强度，需确保取向符合标准。

试验操作的详细流程

装夹试样时，需确保试样纵轴与试验机拉力轴线重合（偏差≤1°），避免歪斜导致应力集中。调整夹头间距至试样总长（如Type I为165mm），拧紧夹头时均匀施力，防止试样变形。

启动测试后，按设定速度拉伸（如PA用50mm/min），全程观察试样状态：韧性树脂先屈服（应力下降）再塑性变形，脆性树脂直接断裂。试验机需自动记录力-位移曲线，或实时显示最大力值。

断裂位置需在标距段内（两标记之间），若断裂在夹头附近（≤25mm），结果无效需重测。连续3个试样断裂非标的，需检查夹头对齐或试样制备问题。

数据处理与结果有效性

拉伸强度计算公式为σ=F/A（σ：MPa；F：最大力，N；A：原始横截面积，mm²）。例如Type I试样A=3.2mm×13.0mm=41.6mm²，若最大力为2163N，则σ=2163/41.6≈52MPa。

结果需至少5个有效试样（断裂在标距内），取平均值作为最终结果。离散系数（标准差/平均值）超过10%时，需增加测试数量至10个。数据修约按ASTM E29：保留两位有效数字（如52.3MPa修约为52MPa）。

常见影响因素及控制

成型工艺波动会影响结果：注塑温度过高导致树脂降解（如PC超过300℃会分解），强度下降；压力过低导致试样密度不足，孔隙多。需严格控制成型参数并记录。

状态调节时间不足：热塑性树脂（如PET）残余应力未释放，强度可能偏高15%。需确保调节时间，紧急情况可采用50℃加速调节2小时，但需在报告中说明。

夹头打滑：楔形夹头表面磨损会降低摩擦力，导致试样打滑、力值偏低。需定期检查夹头，必要时更换或增加摩擦垫。

测试过程的注意事项

试样需编号（如“Sample 1-5”），避免混淆，测试后保留试样1周以便追溯。测试脆性树脂时戴防护眼镜，防止碎片飞溅；试验机周围保持通畅，避免人员靠近。

需记录所有数据（包括无效试样），设备故障导致中断需重测并说明原因。试验报告需包含标准编号、试样信息、设备参数、环境条件及结果，语言专业简洁（如“拉伸强度52MPa”而非“强度很高”）。