塑料薄膜力学性能检测中的拉伸强度与穿刺强度试验规程

塑料薄膜广泛应用于食品包装、农业覆盖、工业防护等领域，其力学性能直接决定产品的使用可靠性与安全性。拉伸强度反映薄膜抵抗轴向拉力的能力，穿刺强度体现抗尖锐物穿透的性能，二者是评价薄膜质量的核心指标。标准化的试验规程是确保检测结果准确、可比的基础，对生产质控、产品认证及应用场景适配具有关键指导意义。

拉伸强度试验的样品制备要求

拉伸强度试验的样品需为矩形长条状，尺寸应符合GB/T 1040.3-2006要求：宽度(15±0.5)mm、长度(150±5)mm，厚度需用精度0.001mm的千分尺测量试样两端及中间三点，取算术平均值（精确至0.001mm）。取样时需兼顾薄膜的纵向（MD）与横向（TD），从同一卷膜的不同位置（如外层、中层、内层）各截取至少5个平行样，避免因材料均匀性差异导致结果偏差。

样品剪裁需使用锋利的美工刀或专用裁切机，确保边缘平整无毛刺——毛边会在拉伸过程中形成应力集中点，导致试样提前断裂。手工剪裁时，需用直尺辅助定位，避免尺寸偏差超过0.5mm。剪裁完成的试样需放在洁净的托盘内，避免沾附灰尘或油污，影响后续试验。

试样需进行状态调节：将其置于温度23±2℃、相对湿度50±5%的环境中放置4小时以上，直至与环境达到平衡。对于吸湿性较强的薄膜（如PA、EVOH），状态调节时间需延长至24小时，确保材料内部水分含量稳定——未充分调节的试样会因湿度差异导致拉伸强度波动可达10%以上。

拉伸强度试验的设备与参数设定

试验需采用符合GB/T 1040.1要求的万能材料试验机，传感器精度不低于±1%，量程需覆盖试样预期断裂力的20%~80%（例如，若预期断裂力为50N，应选择量程0~250N的传感器）。夹具需选用平口橡胶垫夹具，避免夹伤试样边缘——金属夹具易造成试样在夹具处断裂，导致结果无效。

试验前需校准设备：检查夹具平行度（上下夹具中心线偏差不超过0.1mm），用标准砝码验证传感器精度。参数设定方面，拉伸速度需按照标准选择——大部分薄膜的拉伸速度为50mm/min（GB/T 1040.3-2006规定），部分特殊薄膜（如拉伸缠绕膜）可采用250mm/min，但需在报告中注明。

预紧力控制是关键：启动试验机前，需给试样施加微小预紧力（不超过预期断裂力的5%），使试样处于张紧状态但未变形。预紧力过大易导致试样提前拉伸，过小则会因试样松弛影响力值记录的准确性。

拉伸强度试验的操作流程与结果计算

操作时，先将试样一端夹入上夹具，调整位置使试样中心线与夹具中心线对齐，再夹入下夹具——试样需保持垂直，无歪斜或扭曲。启动试验机后，实时记录力-位移曲线，直至试样断裂。若试样在夹具附近20mm内断裂（称为“夹具断裂”），该结果无效，需重新测试。

拉伸强度的计算公式为：σt = Fb / (w×d)，其中σt为拉伸强度（MPa），Fb为试样断裂时的最大力（N），w为试样宽度（mm），d为试样厚度（mm）。例如，某PE薄膜宽度15mm、厚度0.05mm，断裂力为30N，则拉伸强度=30/(15×0.05)=40MPa。

平行样测试完成后，需计算算术平均值与离散系数（标准差/平均值×100%）。若离散系数超过10%，说明试样均匀性差或试验过程存在误差，需增加平行样数量（至10个）重新测试。结果需保留两位有效数字，例如40.2MPa应修约为40MPa。

穿刺强度试验的样品制备与状态调节

穿刺强度试验的样品为正方形，尺寸(100±5)mm×(100±5)mm，厚度测量与拉伸试验一致。取样时需从薄膜卷的不同位置截取，每个批次至少取5个样品，每个样品需测试3次（不同区域），确保结果代表性。

状态调节要求与拉伸试验相同：温度23±2℃、湿度50±5%，放置4小时以上。对于易老化的薄膜（如LDPE），需避免在强光下放置，防止材料性能变化。样品需保持平整，无褶皱或折痕——褶皱会导致穿刺时力值分布不均，结果偏差可达20%以上。

穿刺强度试验的设备与工装要求

穿刺试验可采用万能材料试验机或专用穿刺试验机，核心工装需符合GB/T 10004-2008要求：穿刺头为直径1.0mm的钢制针尖，尖端半径0.5mm（需用显微镜检查尖端圆度，避免毛刺）；样品夹具为环形夹具，内径50mm，夹具边缘需光滑，避免划伤样品。

设备需校准穿刺头的同轴度：穿刺头中心线与夹具中心线偏差不超过0.5mm，否则会导致穿刺力偏向一侧，结果不准确。穿刺速度设定为50mm/min（GB/T 17858.1规定），若使用其他速度需在报告中注明——速度越快，穿刺强度越高（薄膜的应变率效应）。

穿刺强度试验的操作要点与结果判定

操作时，先将样品平铺在环形夹具上，用压板夹紧，确保样品无褶皱或松动。调整穿刺头位置，使其对准样品中心（用十字线标记）。启动试验机后，穿刺头匀速向下运动，直至穿透样品，记录力-位移曲线——穿刺强度为曲线中的最大力值（即“峰值力”）。

若穿刺后样品撕裂超过夹具边缘（环形夹具内径以外），说明夹具固定不牢，该结果无效。每个样品需测试3次（中心及两侧各1次），取平均值作为该样品的穿刺强度（单位N）。例如，某PET薄膜3次测试结果为12N、13N、11N，平均值为12N。

需注意穿刺头的磨损：每测试50个样品后，需用显微镜检查针尖——若尖端半径超过0.6mm，需更换穿刺头。磨损的针尖会增大与样品的接触面积，导致穿刺强度偏低。

试验过程中的常见误差来源与控制

样品尺寸偏差是主要误差源之一：需用精度0.01mm的游标卡尺测量宽度，避免手工剪裁的误差（如宽度偏差0.5mm会导致拉伸强度偏差3%~5%）。状态调节不充分也是常见问题——若环境湿度未控制在50±5%，吸湿性薄膜的拉伸强度会随湿度升高而降低（如PA薄膜湿度从30%升至70%，拉伸强度下降约15%）。

夹具问题需重点关注：拉伸试验的平口夹具若未垫橡胶垫，易导致试样在夹具处断裂；穿刺试验的环形夹具若夹紧力不足，样品会滑动，导致穿刺力偏低。设备校准也是关键——试验机每年需由计量机构校准一次，传感器每半年校准一次，确保力值 accuracy。

操作人员的技能影响结果：装样时需确保试样对齐，避免歪斜；记录数据时需注意断裂位置（拉伸试验的“夹具断裂”需剔除）；穿刺试验需对准样品中心。需对操作人员进行培训，考核合格后上岗。

标准引用与结果报告的规范

拉伸强度试验需引用GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的测定 第3部分：薄膜和薄片的试验条件》，穿刺强度引用GB/T 17858.1-2008《塑料薄膜和薄片 耐刺穿性的测定 第1部分：钉杆法》或GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋 干法复合、挤出复合》。

结果报告需包含以下信息：样品基本信息（材质、批号、厚度、生产厂家）、试验条件（温度、湿度、拉伸/穿刺速度）、试验设备（型号、校准日期）、平行样数量、测试结果（平均值、标准差、离散系数）、异常结果说明（如剔除的无效数据）。报告需加盖检测机构公章，确保追溯性。

塑料薄膜广泛应用于食品包装、农业覆盖、工业防护等领域，其力学性能直接决定产品的使用可靠性与安全性。拉伸强度反映薄膜抵抗轴向拉力的能力，穿刺强度体现抗尖锐物穿透的性能，二者是评价薄膜质量的核心指标。标准化的试验规程是确保检测结果准确、可比的基础，对生产质控、产品认证及应用场景适配具有关键指导意义。

拉伸强度试验的样品制备要求

拉伸强度试验的样品需为矩形长条状，尺寸应符合GB/T 1040.3-2006要求：宽度(15±0.5)mm、长度(150±5)mm，厚度需用精度0.001mm的千分尺测量试样两端及中间三点，取算术平均值（精确至0.001mm）。取样时需兼顾薄膜的纵向（MD）与横向（TD），从同一卷膜的不同位置（如外层、中层、内层）各截取至少5个平行样，避免因材料均匀性差异导致结果偏差。

样品剪裁需使用锋利的美工刀或专用裁切机，确保边缘平整无毛刺——毛边会在拉伸过程中形成应力集中点，导致试样提前断裂。手工剪裁时，需用直尺辅助定位，避免尺寸偏差超过0.5mm。剪裁完成的试样需放在洁净的托盘内，避免沾附灰尘或油污，影响后续试验。

试样需进行状态调节：将其置于温度23±2℃、相对湿度50±5%的环境中放置4小时以上，直至与环境达到平衡。对于吸湿性较强的薄膜（如PA、EVOH），状态调节时间需延长至24小时，确保材料内部水分含量稳定——未充分调节的试样会因湿度差异导致拉伸强度波动可达10%以上。

拉伸强度试验的设备与参数设定

试验需采用符合GB/T 1040.1要求的万能材料试验机，传感器精度不低于±1%，量程需覆盖试样预期断裂力的20%~80%（例如，若预期断裂力为50N，应选择量程0~250N的传感器）。夹具需选用平口橡胶垫夹具，避免夹伤试样边缘——金属夹具易造成试样在夹具处断裂，导致结果无效。

试验前需校准设备：检查夹具平行度（上下夹具中心线偏差不超过0.1mm），用标准砝码验证传感器精度。参数设定方面，拉伸速度需按照标准选择——大部分薄膜的拉伸速度为50mm/min（GB/T 1040.3-2006规定），部分特殊薄膜（如拉伸缠绕膜）可采用250mm/min，但需在报告中注明。

预紧力控制是关键：启动试验机前，需给试样施加微小预紧力（不超过预期断裂力的5%），使试样处于张紧状态但未变形。预紧力过大易导致试样提前拉伸，过小则会因试样松弛影响力值记录的准确性。

拉伸强度试验的操作流程与结果计算

操作时，先将试样一端夹入上夹具，调整位置使试样中心线与夹具中心线对齐，再夹入下夹具——试样需保持垂直，无歪斜或扭曲。启动试验机后，实时记录力-位移曲线，直至试样断裂。若试样在夹具附近20mm内断裂（称为“夹具断裂”），该结果无效，需重新测试。

拉伸强度的计算公式为：σt = Fb / (w×d)，其中σt为拉伸强度（MPa），Fb为试样断裂时的最大力（N），w为试样宽度（mm），d为试样厚度（mm）。例如，某PE薄膜宽度15mm、厚度0.05mm，断裂力为30N，则拉伸强度=30/(15×0.05)=40MPa。

平行样测试完成后，需计算算术平均值与离散系数（标准差/平均值×100%）。若离散系数超过10%，说明试样均匀性差或试验过程存在误差，需增加平行样数量（至10个）重新测试。结果需保留两位有效数字，例如40.2MPa应修约为40MPa。

穿刺强度试验的样品制备与状态调节

穿刺强度试验的样品为正方形，尺寸(100±5)mm×(100±5)mm，厚度测量与拉伸试验一致。取样时需从薄膜卷的不同位置截取，每个批次至少取5个样品，每个样品需测试3次（不同区域），确保结果代表性。

状态调节要求与拉伸试验相同：温度23±2℃、湿度50±5%，放置4小时以上。对于易老化的薄膜（如LDPE），需避免在强光下放置，防止材料性能变化。样品需保持平整，无褶皱或折痕——褶皱会导致穿刺时力值分布不均，结果偏差可达20%以上。

穿刺强度试验的设备与工装要求

穿刺试验可采用万能材料试验机或专用穿刺试验机，核心工装需符合GB/T 10004-2008要求：穿刺头为直径1.0mm的钢制针尖，尖端半径0.5mm（需用显微镜检查尖端圆度，避免毛刺）；样品夹具为环形夹具，内径50mm，夹具边缘需光滑，避免划伤样品。

设备需校准穿刺头的同轴度：穿刺头中心线与夹具中心线偏差不超过0.5mm，否则会导致穿刺力偏向一侧，结果不准确。穿刺速度设定为50mm/min（GB/T 17858.1规定），若使用其他速度需在报告中注明——速度越快，穿刺强度越高（薄膜的应变率效应）。

穿刺强度试验的操作要点与结果判定

操作时，先将样品平铺在环形夹具上，用压板夹紧，确保样品无褶皱或松动。调整穿刺头位置，使其对准样品中心（用十字线标记）。启动试验机后，穿刺头匀速向下运动，直至穿透样品，记录力-位移曲线——穿刺强度为曲线中的最大力值（即“峰值力”）。

若穿刺后样品撕裂超过夹具边缘（环形夹具内径以外），说明夹具固定不牢，该结果无效。每个样品需测试3次（中心及两侧各1次），取平均值作为该样品的穿刺强度（单位N）。例如，某PET薄膜3次测试结果为12N、13N、11N，平均值为12N。

需注意穿刺头的磨损：每测试50个样品后，需用显微镜检查针尖——若尖端半径超过0.6mm，需更换穿刺头。磨损的针尖会增大与样品的接触面积，导致穿刺强度偏低。

试验过程中的常见误差来源与控制

样品尺寸偏差是主要误差源之一：需用精度0.01mm的游标卡尺测量宽度，避免手工剪裁的误差（如宽度偏差0.5mm会导致拉伸强度偏差3%~5%）。状态调节不充分也是常见问题——若环境湿度未控制在50±5%，吸湿性薄膜的拉伸强度会随湿度升高而降低（如PA薄膜湿度从30%升至70%，拉伸强度下降约15%）。

夹具问题需重点关注：拉伸试验的平口夹具若未垫橡胶垫，易导致试样在夹具处断裂；穿刺试验的环形夹具若夹紧力不足，样品会滑动，导致穿刺力偏低。设备校准也是关键——试验机每年需由计量机构校准一次，传感器每半年校准一次，确保力值准确性。

操作人员的技能影响结果：装样时需确保试样对齐，避免歪斜；记录数据时需注意断裂位置（拉伸试验的“夹具断裂”需剔除）；穿刺试验需对准样品中心。需对操作人员进行培训，考核合格后上岗。

标准引用与结果报告的规范

拉伸强度试验需引用GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的测定 第3部分：薄膜和薄片的试验条件》，穿刺强度引用GB/T 17858.1-2008《塑料薄膜和薄片 耐刺穿性的测定 第1部分：钉杆法》或GB/T