高性能膜材料是新型高效分離技術(shù)的核心材料,，已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用于航天,、新能源、電子,、醫(yī)藥,、光學(xué)等領(lǐng)域,。近年來，高性能膜行業(yè)在全球范圍內(nèi)受到高度重視,，其中光學(xué)薄膜、電子薄膜(聚酰亞胺,、鋰電隔膜、光伏膠膜,、質(zhì)子膜等)最為突出,。
膜性能指標是產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制不可少的參數(shù),，主要有阻隔性能,、物理性能和化學(xué)性能三大類,，其中物理性能中機械強度很重要，主要包括拉伸,、彎曲,、穿刺,、剝離、撕裂,、蠕變松弛等。本文主要介紹膜性能中拉伸強度測試的相關(guān)內(nèi)容,，其它測試可聯(lián)系作者共同探討,。
■ 拉伸強度
膜材料拉伸測試方法通常執(zhí)行GB/T 1040標準,，該標準含測試的全部內(nèi)容，包括樣品制備,、測試條件,、測試結(jié)果等。如需計算模量及強度,，依據(jù)膜軟硬特性,，需配備不同類型的引伸計和夾具。
1)引伸計：
對于硬質(zhì)膜,，可選擇接觸式引伸計,，接觸式引伸計通常是被動跟隨,，需要啟動力才能測試,。通過調(diào)整引伸計夾頭的材質(zhì)和松緊度,，確保膜在測試過程中損傷最小。
對于軟質(zhì)膜,，可選擇視頻引伸計,，視頻引伸計為非接觸式，在樣品上標記測試點,，不但可以測試拉伸強度,，也可檢測拉伸和壓縮兩方向的長度變化。
全數(shù)字接觸式引伸計不需啟動力(或非常小),，夾口緊貼樣品,，樣品受力時尺寸發(fā)生變化，夾口內(nèi)置傳感器測試壓力變化,，控制電機驅(qū)動夾臂跟隨樣品運動,。這種類型引申計采用全數(shù)字輸出，精度較高,，但原理較為復(fù)雜,。
無引伸計測試模量：如果用試驗機的橫梁位移做為材料拉伸長度變化的依據(jù)，需要考慮以下幾點：
◆環(huán)境溫度---溫度的變化會引起儀器剛度和材料物性的變化,，試驗機擺放在窗邊或空調(diào)風(fēng)口,，都是需要考慮的因素。
◆傳感器原理---測試力值的傳感器通常由一組應(yīng)變片構(gòu)成,，樣品測試過程中,，應(yīng)變片會有微小的形變，該形變會計算到樣品長度變化范圍內(nèi),。
◆間隙的變化---樣品測試過程,，夾具和傳感器間隙會有變化，夾具的安裝須按照規(guī)定的操作指導(dǎo),。
◆儀器剛度的變化---樣品測試過程,，儀器整體會有剛度的變化，所以要考慮測試力值和儀器承載力的關(guān)系,。
剛性補償：如果環(huán)境條件穩(wěn)定,，由儀器(傳感器、夾具,、剛性)引起微量變化是可以量化,，測試出相應(yīng)曲線，記錄各個載荷點對應(yīng)的位移值,，在測試過程中，將每個點的值實時補償?shù)綔y試曲線中,，這種算法稱為“剛性補償”,。剛性補償?shù)膶崿F(xiàn)要求采集速率必須較高,，并且位移分辨率必須足夠精確,，否則各個補償點的值沒有意義,。注：下圖為補償前后曲線，以300N為例,，位移變化約0.1mm,，補償后,，位移基本無變化,。
2)拉伸夾具：選擇適合的夾具和夾具面,，確保測試過程樣品斷裂位置在中部，可以得到有效的測試數(shù)據(jù),。
◆夾具面---膜材料拉伸夾具面一般采用橡膠面,，邵氏硬度在80左右即可,。對于軟質(zhì)膜,，也有推薦聚氨酯面,。
◆驅(qū)動方式---拉伸夾具閉合鎖緊方式分為手動和氣動兩類。為采用氣動夾具可消除人為上樣誤差,，因膜材料厚度及硬度不同，壓縮空氣到夾具的壓力和流速必須可調(diào),，確保拉伸過程中材料被加緊,，且不被損壞,。
◆夾具結(jié)構(gòu)-----膜材料軟硬不同,，要求夾具的結(jié)構(gòu)不同,。硬質(zhì)膜在拉伸夾具之間上樣即可，通過對中裝置,，可確保上樣準確,。軟質(zhì)膜質(zhì)地柔軟,，在拉伸夾具的內(nèi)部上樣較為方便,，要求夾具必須有足夠的操作空間，否則會發(fā)生夾手等情況,。
3)測試參數(shù)：在實際拉伸測試中,，測試軟件有兩個參數(shù)條件較為重要，即：預(yù)載應(yīng)力及斷裂的判定,。
◆預(yù)載/應(yīng)力---預(yù)應(yīng)力的作用是在測試數(shù)據(jù)采集前,，給試樣施加一定的拉力，避免試樣因在夾持時可能受到壓縮力而導(dǎo)致的試樣彎曲,，從而造成應(yīng)力/應(yīng)變曲線開始階段的趾區(qū),，進而影響測試結(jié)果。預(yù)載應(yīng)力的設(shè)置,，預(yù)估測試力值,，可設(shè)置1%或稍小，用1 mm/min的速度移動橫梁直至預(yù)載力設(shè)置點,，測試開始,。
◆斷裂檢測---樣品拉伸過程中，通過力值的變化,，可判定樣品的斷裂點,。斷裂點的判定，對于樣品物性的分析尤為重要,。斷裂的判斷可采用以下兩種方法,，即：暴跌和百分比下降。斷裂發(fā)生可設(shè)置激活載荷值,，即必須超過某載荷值以上,，載荷發(fā)生衰減，才判定樣品斷裂,。
本文結(jié)合作者對測試儀器及材料性能的認知,，主要介紹膜拉伸測試的部分內(nèi)容,。測試樣品的制備也很重要，尺寸的均勻性對測試結(jié)果影響較大,。
