中文版 ISO 178-2010

ISO178-2010塑料——弯曲性能的测定1．范围1.1本国际标准规定了在特定条件下测定硬质（见3.12）和半硬质塑料弯曲性能的方法。规定了标准试样尺寸，同时对适合使用的替代试样也提供了尺寸参数。规定了试验速度范围。1.2本标准用于在规定条件下研究试样弯曲特性，测定弯曲强度、弯曲模量和其他弯曲应力/应变关系。本标准适用于两端自由支撑、中央加荷的试验（三点加载测试）。1.3本标准适用于下列材料：——热塑性模塑、挤出铸造材料，包括填充和增强复合物；硬质热塑性板材；——热固性模塑材料，包括填充和增强复合物；热固性板材。与ISO10350-1[5]和ISO10350-2[6]一致，本国际标准适用于测试以长度≤7.5mm纤维增强的复合物。对于纤维长度7.5mm的长纤维增强材料（层压材料）的测试，见ISO14125[7]。本标准通常不适用于硬质多孔材料和含有多孔材料的夹层结构材料。对这些材料的测试，可采用ISO1209-1[3]和/或ISO1209-2[4]。注：对于某些纺织纤维增强的塑料，最好采用四点弯曲试验，见ISO14125。1.4本方法中所用的试样可以是选定尺寸的模塑试样，用标准多用途试样中部机加工的试样（见ISO20753），或者从成品或半成品入模塑件、挤出或浇铸板材经机加工的试样。1.5本标准推荐了最佳试样尺寸。用不同尺寸或不同条件制备的试样进行试验，其结果是不可比较的。其他因素，如试验速度和试样的状态调节也会影响试验结果。注：尤其是半结晶聚合物，由模塑条件决定的样品表层厚度会影响弯曲性能。1.6本方法不适用于确定产品设计参数，但可用于材料测试和质量控制测试。1.7对于表现出非线性应力/应变特性的材料，其弯曲性能只为公称值。给出的计算公式都基于应力/应变为线性的假设，且对样品挠度小于厚度的情况下有效。使用推荐的试样尺寸（80mmX10mmX4mm），在传统的3.5%弯曲应变和跨距与厚度比L/h为16的情况下，挠度为1.5h。相比于非常柔软的和延性材料，弯曲测试更合适于测试具有较小断裂挠度的坚硬材料和脆性材料。1.8与本国际标准的之前版本相反，本版本包含了方法A和方法B两个方法。方法A与本国际标准的之前版本中的方法一致，即在试验中使用1%/min的变形速度。方法B使用两个不同的变形速度：弯曲模量测试中选用1%/min的速度，测量弯曲应力-应变曲线的剩余部分依材料延展性的不同而选用5%/min或50%/min的形变速度。2．规范性引用文件本文件中引用了以下的文件。对于标示日期的引用文件，只有引用的版本有效。对于未标示日期的文献，其最新版（包括任何修正）适用于本标准。ISO291，塑料——状态调节与测试标准环境ISO293，塑料——热塑性材料的压塑试样ISO294-1：1996，塑料——热塑性材料注塑试样——第1部分：一般原理及多用途和长条试样的模塑成型。ISO295，塑料——热固性材料的压塑试样ISO2602，测试结果的统计处理和解释——均值估计——置信区间ISO2818，塑料——机械加工制备试样ISO7500-1，金属材料——静态单轴测试仪器验证——第1部分：张力/压缩测试机器——力测量系统的验证和校准ISO9513，金属材料——单轴测试伸长计校正ISO10724-1，塑料——热固性粉末模塑复合物试样的注射模塑成型——第1部分：一般原则和多用途试样的模塑成型ISO16012，塑料——试样线性尺寸的测定ISO20753，塑料——试样ISO23529，橡胶——物理实验方法试样的准备和状态调节的通用步骤2术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1试验速度，v支座与压头之间的相对移动的速率。单位为mm/min。3.2弯曲应力σf试样跨度中心外表面的正应力，MPa。注：使用9.1中公式（5）计算。3.3断裂弯曲应力σfB试样断裂时的弯曲应力（见图1中的曲线a和曲线b），MPa。3.4弯曲强度σfM试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力（见图1中曲线a和曲线b），MPa。3.5在规定挠度时的弯曲应力σfC达到3.7规定的挠度Sc时的弯曲应力（见图1中的曲线c），MPa。3.6挠度s在弯曲过程中，试样跨距中心的顶面或底面偏离原始位置的距离，mm。3.7规定挠度sc试样厚度h的1.5倍，mm。注：使用L=16h的跨度，规定挠度相当于弯曲应变为3.5%。3.8弯曲应变εf试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比或百分数（%）表示。注：使用9.2中的公式（6）和（7）计算。曲线a——试样在屈服前断裂；曲线b——试样在规定挠度sc前显示最大值后断裂；曲线c——试样在规定挠度sc前既不屈服也不断裂。图1弯曲应力σf随弯曲应变εf和挠度s变化的典型曲线3.9断裂弯曲应变εfB试样断裂时的弯曲应变（见图1中的曲线a和曲线b），用无量纲的比或百分数（%）表示。3.10弯曲强度下的弯曲应变εfM最大弯曲应力时的弯曲应变（见图1中曲线a和曲线b），用无量纲的比或百分数（%）表示。3.11弯曲弹性模量或弯曲模量Ef应力差σf2–σf1与对应的应变差（εf2=0.0025）-（εf1=0.0005）之比（见9.3，式（9））。MPa。注2：弯曲模量仅是杨氏弹性模量的近似值。3.12硬质塑料弯曲弹性模量或拉伸弹性模量（弯曲弹性模量不适用时）大于700MPa的塑料。[ISO472[1]]3.13试样支撑点间的跨距L试样与支架接触点间的距离（见图2）。单位为mm。3.14弯曲应变率r试验中弯曲应变增加比率。由秒的倒数（s-1）或百分比每秒（%·s-1）描述。4原理把试样支撑成横梁，使其在跨度中心以恒定速度弯曲，直到试样断裂或应力达到最大值的5%（见3.8）。在这个过程中，记录对试样施加的力及试样中间跨度处相应的挠度。5试验机5.1概述试验机应符合ISO7500-1和ISO9513及本标准中5.2至5.4的要求。5.2试验速度试验机应可以实现表1中所规定的试验速度。表1建议的试验速度，v5.3支座和压头两个支座和中心压头的位置应按图2所示安排。支座和压头之间的平行度偏差应在±0.2mm之内。压头半径R1和支座半径R2尺寸如下：R1=5.0mm±0.2mm；试样厚度≤3mm时，R2=2.0mm±0.2mm；试样厚度3mm时，R2=5.0mm±0.2mm。跨距L应为可调的。1试样F施加力R1压头半径R2支座半径h试样厚度l试样长度L支座间跨距长度图2.实验开始时的试样位置5.4负荷和挠度测量系统5.4.1力测量系统力测量系统应符合ISO7500-1中规定的1类要求。5.4.2挠度测量系统挠度测量系统应符合ISO9513中规定的1类要求。在整个挠度范围的测量中，测量系统都应满足要求。可使用满足以上要求的非接触式系统。测量系统性能不应受机器匹配性的影响。当测量弯曲模量时，挠度测量系统测量精确度应达到测量值的1%或更好，跨距L为64mm和试样厚度h为4.0mm时（见图3），该精确度对应于±3.4μm。同理，其他跨距和试样厚度时将要求有其他相对应的精度。任何可获得以上测试精度的跨距测试仪皆可使用。注：十字头位移不仅包括样品跨度，也包括压头的压痕，以及支撑点压入试样的部分和仪器的变形。仪器变形量与仪器和加载力大小相关，因此不同仪器上获得的测试结果不具有可比性。一般来说，除非进行过校正，否则测量十字头位移不适用于模量测定。σ弯曲应力ε弯曲应变s样品厚度为4mm，跨距为64mm时的对应挠度。图3测量弯曲模量时要求的精确度5.5测量试样宽度和厚度使用的仪器5.5.1硬质材料5.5.1.1试样厚度使用精确到±0.01mm的测微计。如图5所示，使用测试头，测得测量区域中心的厚度和试样半高度处的宽度。具有不同几何形状，即球形、圆形、矩形或有尖锐边缘的测微计接触面都是可接受的。球形面的半径应≥50mm。建议使用平的测量头。圆形测量头的尺寸应在1.5mm和6.4mm之间。矩形测量头的长边应为4mm至6.4mm。建议使用同一仪器测试宽度和厚度。5.5.1.2试样宽度使用精确到±0.01mm的测微计。如图5所示，使用测量头，测得测量区域中心的厚度和试样半高度处的宽度。具有不同几何形状，即球形、圆形、矩形或有尖锐边缘的测微计接触面都是可接受的。球形面的半径应≥50mm。建议使用平的测量头。圆形测量头的尺寸应在1.5mm和6.4mm之间。矩形测量头的长边应为4mm至6.4mm。建议使用同一仪器测试宽度和厚度。5.5.2柔性材料参照ISO23529测量试样的尺寸。6试样测试6.1形状和尺寸6.1.1概述试样的尺寸应符合相关材料标准的规定，若适用，应符合6.1.2或6.1.3的要求。否则，应与有关方面协商试样的类型。6.1.2推荐试样推荐试样尺寸，单位为mm：长度l：80±2宽度b：10.0±0.2厚度h：4.0±0.2对于任一试样，其中部1/3长度部分的各处厚度与厚度均值的偏差不应大于2%，宽度与平均值的偏差不应大于3%。除在6.4中规定的情况外，试样截面应为没有圆角的矩形。可遵照ISO20753从多用途试样中间部分制得推荐试样。6.1.3其他试样当不可能或不希望采用推荐试样时，使用表2中规定的试样尺寸。注：某些产品标准要求从厚度大于规定上限的板材上制取试样，可采用机加工方法，从单面加工试样至规定厚度。此时，通常在测试中将未加工面与支座接触，使得中心压头施加力于样品加工面上。表2试样宽度b与厚度h的关系单位为mm6.2各向异性材料6.2.1若材料的弯曲性能与方向有关，在知道其最终产品的使用方式和方向的情况下，选择试样承受弯曲应力的方向应与该方向一致。试验样品和设想的最终产品间的关系将决定适用推荐试样的可行性。注：试样的位置或方向及尺寸有时会显著影响试验结果。6.2.2当材料在两个主方向上表现出明显的弯曲性能区别（20%）时，需在两个方向上测试，并记录试样的取向与主方向的关系（见图4）。L产品长度方向W产品宽度方向图4试样的位置与产品方向及施加力方向的关系6.3试样准备6.3.1模塑和挤塑料试样应按照相关材料标准进行制备。当没有材料标准时，除非另有规定，根据需要，可选择按照ISO293或ISO295进行直接模压，或者按照ISO294-1或ISO10724-1直接进行注塑。6.3.2板材按照ISO2818从板材或制品或半制品上加工制得试样。6.4试样检查试样不可扭曲，试样表面互相垂直。所有的表面和边缘应无划痕、麻点、凹陷和飞边。借助直尺、规尺或平板，目视检查试样是否符合上述要求，并用游标卡尺测量。试验前，应剔除测量或观察到的有一项或多项不符合上述要求的试样，或将其加工到合适的尺寸和形状。注：为便于脱模，注塑试样通常有1o-2o的脱模角，因此模塑试样的侧面通常不完全平行。同时，注塑试样表面总会有凹痕。而且，由于冷却过程的不同，试样中心位置的厚度通常小于边缘。6.5试样数量6.5.1在每个试验方向上至少测试五个试样（见图4）。如果要求平均值有更高的精确度，试样数量可能需要超过五个。试样数量可通过置信区间进行估算（95%概率，见ISO2602）。6.5.2直接注塑的试样，应至少测试五个。建议以同一方式测试试样，即与中空板或固定板接触的表面（根据需要参见ISO294-1或ISO10724-1）始终与支座接触，以消除模塑过程中所引起的任何不对称性因素的影响。6.5.3试样在跨距中部1/3范围外断裂的实验结果作废，应重新取样试验。7状态调节与试验条件试样应按其材料标准的规定进行状态调节。没有相关标准时，除另有商定外（如高温或低温试验），从ISO291中选取合适的条件。除已知道材料的弯曲性质对湿度不敏感而不需控制湿度的情况外，采用ISO291推荐的标准大气压下23/50的条件。8步骤8.1如图5所示，测量试样的宽度b，精确到0.1mm，厚度h精确至0.01mm。计算平均厚度。避免在试样的边缘或正中心测量厚度（见注解1）。测量头为矩形或尖锐表面时，测量厚度时，测试头的长边应平行于试样的宽度方向，测量宽度时应使其平行于试样长度方向。注1：这样排除了最大和最小厚度，注塑试样的最大和最小厚度分别在试样边