近日，小編收到咨詢，CNF增強(qiáng)樹脂的高速拉伸試驗(yàn)如何做？采用什么樣的設(shè)備？纖維素是地球上最豐富的碳水化合物之一，具有廣泛的用途。近年來，纖維素納米纖維（CNF）通過纖維素解纖至納米水平而備受關(guān)注。CNF源自植物，具有環(huán)境友好、低線性膨脹、阻氣性和透明性等特點(diǎn)，被視為開發(fā)高強(qiáng)度、低重量復(fù)合材料的潛在材料。汽車領(lǐng)域重視輕量化技術(shù)，降低油耗，因此CNF增強(qiáng)樹脂的研究引起了極大興趣。

本文科準(zhǔn)測控的小編探討不同應(yīng)變速率下CNF增強(qiáng)樹脂的拉伸強(qiáng)度，并通過電子探針顯微分析儀觀察斷口形貌，為進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。使用萬能試驗(yàn)機(jī)和高速拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，旨在為開發(fā)性能優(yōu)異的CNF增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

一、相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)

ASTM D638-14a: 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測量塑料材料拉伸性能的測試方法，包括拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率等指標(biāo)。

ISO 527-1:2019: 該國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了塑料拉伸性能的測定方法和一般原則，包括試驗(yàn)樣品的制備、測試條件和結(jié)果的計(jì)算方法。

ISO 179-1:2010：該標(biāo)準(zhǔn)描述了通過沖擊試驗(yàn)測定塑料材料的沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性的方法。

ISO 1099:2017: 該國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測量塑料材料疲勞性能的測試方法，用于評估材料在循環(huán)加載下的耐久性能。

ISO 11357-1:2016:該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了差示掃描量熱法（DSC）測定塑料材料熱性能的一般原則，包括熔融溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等參數(shù)的測定。

二、測試儀器

1、萬能試驗(yàn)機(jī)（靜態(tài)拉伸試驗(yàn)）

2、高速拉力試驗(yàn)機(jī)（高速拉伸試驗(yàn)）

3、稱重傳感器：1 kN和 2 kN

3、夾具

a、空氣式平面型固定工具

b、平板固定工具

4、光學(xué)顯微鏡（試驗(yàn)后的試驗(yàn)片斷口觀察）

5、電子探針顯微分析儀（試驗(yàn)后的試驗(yàn)片斷口觀察）

三、測試流程

1、試樣的制備

本次準(zhǔn)備了高密度聚乙烯(HDPE) 和CNF10%增強(qiáng)HDPE(CNF10%/HDPE)的兩種試驗(yàn)片。

2、操作步驟

a、準(zhǔn)備樣品：從CNF增強(qiáng)樹脂中制備試樣，確保其符合所需的尺寸和幾何形狀要求。

b、設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，在萬能試驗(yàn)機(jī)或高速拉伸試驗(yàn)機(jī)上設(shè)置適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)速度、加載速率和試驗(yàn)溫度等參數(shù)。

c、安裝夾具：選擇合適的夾具，如空氣式平面型固定工具或平板固定工具，并確保將樣品牢固夾緊以保證準(zhǔn)確的測試結(jié)果。

d、進(jìn)行靜態(tài)拉伸試驗(yàn)：使用萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行低速應(yīng)變速率的靜態(tài)拉伸試驗(yàn)，記錄拉伸強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能參數(shù)。

e、進(jìn)行高速拉伸試驗(yàn)：使用高速拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行較高速的應(yīng)變速率下的拉伸試驗(yàn)，以模擬實(shí)際應(yīng)用中的快速加載條件。

f、記錄數(shù)據(jù)：在測試過程中，使用稱重傳感器測量試樣受力情況，并記錄測試數(shù)據(jù)，包括加載力、位移等。

g、試驗(yàn)片斷口觀察：在試驗(yàn)完成后，使用光學(xué)顯微鏡觀察試驗(yàn)片的斷口形貌，檢查斷裂模式和纖維分布情況。

h、電子探針顯微分析：進(jìn)一步對試驗(yàn)片的斷口進(jìn)行電子探針顯微分析，以獲取更詳細(xì)的斷裂特征和材料微觀結(jié)構(gòu)信息。

i、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果解讀：對所獲得的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并解讀試樣在不同應(yīng)變速率下的拉伸性能特點(diǎn)，評估CNF增強(qiáng)樹脂的應(yīng)用潛力。

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審核編輯 黃宇