如今聚合物在现代社会中几乎是无处不在。在薄膜和泡沫以及油漆和涂料的生产中都会有许多不同类型的聚合物。橡胶、复合材料、纺织品和纤维也由聚合物制成。

通常来讲，聚合物主要分为三大类：热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。在聚合物使用过程中，无论它们是功能性的还是装饰性的，都必须满足其预期用途。而关于聚合物的研究、开发和质量控制在很大程度上依赖于机械性能的测量。

在聚合物供应链各个层面的制造商，无论是原材料供应商还是成品制造商，都关心产品性能。应用程序的最佳材料可以通过质量控制测试以及部件在开发过程中的各种应力条件下的强度和耐用性来确定。

聚合物具有广泛的性能和应用，其测试类型比通常用于工程材料的传统拉伸和弯曲测试更为广泛。许多制造商，特别是消费品、汽车、医疗和航空航天行业的制造商，选择根据标准方法测试其样品。

用于聚合物性能的测试包括标准配置，例如弯曲、压缩和拉伸，尽管许多测试包括应力状态的组合。模拟测量提供了评估样品的可能性，在现实生活中，样品可能会受到影响，并且不受标准方法中规定的限制形式的约束，从而提供了测试灵活性和可能更有意义的结果。本文首先介绍了聚合物常见的拉伸和压缩试验。

01 拉伸试验

聚合物常见拉伸测试标准有ASTM D638、ISO 527、ASTM D882、ASTM D412等。拉伸试验由于操作简单因而在材料工业中得到广泛应用。与弯曲或压缩等测试相比，使用样品的几何形状可以更可靠地计算应力和应变。

拉伸试验通常指将样品放置在两个拉伸夹具之间，然后以恒定速度拉开，直到达到目标距离或样品断裂。但是，在其他测试中，样品可能会处于拉伸状态；夹在其边缘的薄膜样品的刺穿使材料进入双轴拉伸状态。这种类型的测试仍然可以提供有关材料拉伸性能的信息，出于实际原因，这种材料可能不适合夹在两个夹具之间。

在最基本的情况下拉伸试验可用于测量断裂力（N）和断裂伸长率。然而，如果进行了精确的尺寸测量，则可以绘制应力-应变图。这些可以提供屈服强度、抗拉强度（断裂时）、弹性模量（由于典型的聚合物 S 形曲线，通常是割线或切线模量而不是杨氏模量）、任意点的拉伸应变、屈服应变和断裂应变等信息。

02 压缩试验

主要测试标准有ASTM D695、ISO 604。压缩试验可用于评估材料在单轴压缩载荷下的性能。如果使用适当几何形状的样品（例如实心圆形或矩形截面棱柱体，或管道），则可使用该方法计算基本材料特性。

这种类型的测试对于测量自然用于压缩的材料特别有用，例如建筑行业中使用的材料（聚合物混凝土或泡沫）。当简单测试压力有助于评估非基本特性时，这种类型的试验也非常有用。压缩试验通常用较硬的自支撑样品，如用于注射成型的热塑性聚合物或热固性聚合物。

03 压痕试验

 

压痕（Indentation）试验主要标准有ISO 7619-1。压痕试验是许多材料（包括聚合物）机械特性的一种广泛使用的方法。压痕试验得出的最重要参数是硬度，通常用于表示材料对局部表面变形的抵抗力。这是一项非常有用的测试，但如果样品表面平坦且结构均匀，该试验装置也可以提供有用的应力应变数据，前提是在试验过程中进行准确测量。

 

聚合物通常使用球压头（布氏硬度）或使用纹理分析仪的肖氏硬度计进行压痕试验。一些研究人员也可以使用菱形维氏压头。肖氏硬度计用于通过测量变形阻力来确定材料的压痕硬度。A和D是两种最常用的刻度。大多数肖氏硬度测试是在标准橡胶、硫化橡胶、热塑性弹性体、凝胶和塑料上进行的。

 

04 弯曲试验

 

弯曲（Flexure）试验通常称为“三点弯曲试验”，常见的测试标准有ASTM D790、ISO 178等，该试验通过将一个长试样放置在两个支架（或因其曲面而称为“滚柱”）上，相隔一定距离，第三个滚柱向下移动，以接触这些支架中间的试样。在某些情况下，将两个滚轮降到样品上，又被称为四点弯曲试验。

加载臂以恒定速度向下移动直至样品弯曲，如果样品足够脆且所需的力在称重传感器的极限范围内，则会发生断裂。不同的样品将给出不同的荷载-距离响应，对于强度和硬度大的样品显示出更大的力，脆性样品在发生任何塑性变形之前会断裂，而韧性大的样品在曲线下显示出与变形所需的大量能量相对应的大面积。

 

弯曲试验非常有用，可用于监测不规则物体的质量。如果样品具有均匀的矩形或圆形横截面，且对样品尺寸进行了精确测量，则该试验装置也可以提供有用的应力应变数据。

 

05 滑动摩擦试验

 

滑动摩擦（Sliding Friction）参考标准主要有ISO 8295、ASTM D1894等。滑动摩擦是许多聚合物材料的重要测量方法，尤其是用于包装的薄膜材料，但任何半刚性到刚性聚合物都可以用这种方法测量。

 

当薄膜或薄片试样在自身或另一物质上滑动时，可对其进行摩擦性能测量。摩擦系数与塑料薄膜的滑动特性有关，塑料薄膜在包装应用中具有广泛的用途。摩擦系数定义为摩擦力与垂直于两个接触面作用的力（通常为重力）之比。该系数是衡量一种材料的表面在其自身或另一种材料的相邻表面上滑动的相对难度。静摩擦系数或起始摩擦系数与测量开始表面彼此相对运动的力有关。动摩擦系数或滑动摩擦系数与维持该运动时测得的力有关。