如今聚合物在現代社會中幾乎是無處不在。在薄膜和泡沫以及油漆和涂料的生產中都會有許多不同類型的聚合物。橡膠、復合材料、紡織品和纖維也由聚合物制成。

通常來講，聚合物主要分為三大類：熱塑性塑料、熱固性塑料和彈性體。在聚合物使用過程中，無論它們是功能性的還是裝飾性的，都必須滿足其預期用途。而關于聚合物的研究、開發和質量控制在很大程度上依賴于機械性能的測量。

在聚合物供應鏈各個層面的制造商，無論是原材料供應商還是成品制造商，都關心產品性能。應用程序的最佳材料可以通過質量控制測試以及部件在開發過程中的各種應力條件下的強度和耐用性來確定。

聚合物具有廣泛的性能和應用，其測試類型比通常用于工程材料的傳統拉伸和彎曲測試更為廣泛。許多制造商，特別是消費品、汽車、醫療和航空航天行業的制造商，選擇根據標準方法測試其樣品。

用于聚合物性能的測試包括標準配置，例如彎曲、壓縮和拉伸，盡管許多測試包括應力狀態的組合。模擬測量提供了評估樣品的可能性，在現實生活中，樣品可能會受到影響，并且不受標準方法中規定的限制形式的約束，從而提供了測試靈活性和可能更有意義的結果。本文首先介紹了聚合物常見的拉伸和壓縮試驗。

01 拉伸試驗

聚合物常見拉伸測試標準有ASTM D638、ISO 527、ASTM D882、ASTM D412等。拉伸試驗由于操作簡單因而在材料工業中得到廣泛應用。與彎曲或壓縮等測試相比，使用樣品的幾何形狀可以更可靠地計算應力和應變。

拉伸試驗通常指將樣品放置在兩個拉伸夾具之間，然后以恒定速度拉開，直到達到目標距離或樣品斷裂。但是，在其他測試中，樣品可能會處于拉伸狀態；夾在其邊緣的薄膜樣品的刺穿使材料進入雙軸拉伸狀態。這種類型的測試仍然可以提供有關材料拉伸性能的信息，出于實際原因，這種材料可能不適合夾在兩個夾具之間。

在最基本的情況下拉伸試驗可用于測量斷裂力（N）和斷裂伸長率。然而，如果進行了精確的尺寸測量，則可以繪制應力-應變圖。這些可以提供屈服強度、抗拉強度（斷裂時）、彈性模量（由于典型的聚合物 S 形曲線，通常是割線或切線模量而不是楊氏模量）、任意點的拉伸應變、屈服應變和斷裂應變等信息。

02 壓縮試驗

主要測試標準有ASTM D695、ISO 604。壓縮試驗可用于評估材料在單軸壓縮載荷下的性能。如果使用適當幾何形狀的樣品（例如實心圓形或矩形截面棱柱體，或管道），則可使用該方法計算基本材料特性。

這種類型的測試對于測量自然用于壓縮的材料特別有用，例如建筑行業中使用的材料（聚合物混凝土或泡沫）。當簡單測試壓力有助于評估非基本特性時，這種類型的試驗也非常有用。壓縮試驗通常用較硬的自支撐樣品，如用于注射成型的熱塑性聚合物或熱固性聚合物。

03 壓痕試驗

 

壓痕（Indentation）試驗主要標準有ISO 7619-1。壓痕試驗是許多材料（包括聚合物）機械特性的一種廣泛使用的方法。壓痕試驗得出的最重要參數是硬度，通常用于表示材料對局部表面變形的抵抗力。這是一項非常有用的測試，但如果樣品表面平坦且結構均勻，該試驗裝置也可以提供有用的應力應變數據，前提是在試驗過程中進行準確測量。

 

聚合物通常使用球壓頭（布氏硬度）或使用紋理分析儀的肖氏硬度計進行壓痕試驗。一些研究人員也可以使用菱形維氏壓頭。肖氏硬度計用于通過測量變形阻力來確定材料的壓痕硬度。A和D是兩種最常用的刻度。大多數肖氏硬度測試是在標準橡膠、硫化橡膠、熱塑性彈性體、凝膠和塑料上進行的。

 

04 彎曲試驗

 

彎曲（Flexure）試驗通常稱為“三點彎曲試驗”，常見的測試標準有ASTM D790、ISO 178等，該試驗通過將一個長試樣放置在兩個支架（或因其曲面而稱為“滾柱”）上，相隔一定距離，第三個滾柱向下移動，以接觸這些支架中間的試樣。在某些情況下，將兩個滾輪降到樣品上，又被稱為四點彎曲試驗。

加載臂以恒定速度向下移動直至樣品彎曲，如果樣品足夠脆且所需的力在稱重傳感器的極限范圍內，則會發生斷裂。不同的樣品將給出不同的荷載-距離響應，對于強度和硬度大的樣品顯示出更大的力，脆性樣品在發生任何塑性變形之前會斷裂，而韌性大的樣品在曲線下顯示出與變形所需的大量能量相對應的大面積。

 

彎曲試驗非常有用，可用于監測不規則物體的質量。如果樣品具有均勻的矩形或圓形橫截面，且對樣品尺寸進行了精確測量，則該試驗裝置也可以提供有用的應力應變數據。

 

05 滑動摩擦試驗

 

滑動摩擦（Sliding Friction）參考標準主要有ISO 8295、ASTM D1894等。滑動摩擦是許多聚合物材料的重要測量方法，尤其是用于包裝的薄膜材料，但任何半剛性到剛性聚合物都可以用這種方法測量。

 

當薄膜或薄片試樣在自身或另一物質上滑動時，可對其進行摩擦性能測量。摩擦系數與塑料薄膜的滑動特性有關，塑料薄膜在包裝應用中具有廣泛的用途。摩擦系數定義為摩擦力與垂直于兩個接觸面作用的力（通常為重力）之比。該系數是衡量一種材料的表面在其自身或另一種材料的相鄰表面上滑動的相對難度。靜摩擦系數或起始摩擦系數與測量開始表面彼此相對運動的力有關。動摩擦系數或滑動摩擦系數與維持該運動時測得的力有關。