破解泡水海綿耐久性難題：電子拉力試驗(yàn)機(jī)循環(huán)壓縮測(cè)試方案

纖維海綿作為一種多孔彈性材料，因其優(yōu)異的吸液、緩沖和密封性能，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、家居清潔、工業(yè)密封等多個(gè)領(lǐng)域。在實(shí)際使用中，許多纖維海綿制品（如清潔海綿、醫(yī)用敷料等）需要長(zhǎng)期處于濕潤(rùn)狀態(tài)或反復(fù)經(jīng)歷吸液-受壓的循環(huán)過(guò)程。水分的存在會(huì)顯著影響高分子聚合物的力學(xué)性能，可能導(dǎo)致海綿骨架軟化、塌陷或永久變形，從而影響其使用壽命和功能可靠性。

因此，科學(xué)地評(píng)估泡水后纖維海綿在循環(huán)載荷下的力學(xué)行為，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量控制、材料篩選和壽命預(yù)測(cè)至關(guān)重要。科準(zhǔn)測(cè)控小編認(rèn)為，通過(guò)模擬實(shí)際使用條件的循環(huán)壓縮測(cè)試，可以精準(zhǔn)量化材料的抗疲勞特性、彈性恢復(fù)率以及剛度變化，為研發(fā)和改進(jìn)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。本文將詳細(xì)介紹基于科準(zhǔn)測(cè)控KZ-68SC-05XY電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行該測(cè)試的原理、標(biāo)準(zhǔn)、儀器和操作流程。

一、 測(cè)試原理

循環(huán)壓縮測(cè)試的原理是對(duì)試樣反復(fù)施加并卸除特定的壓縮載荷或位移，以模擬材料在實(shí)際使用中受到的反復(fù)擠壓作用。在本測(cè)試中，我們采用力控制模式，即設(shè)定一個(gè)固定的力值（200N）作為每次循環(huán)的峰值。

測(cè)試的核心在于觀察材料在兩個(gè)關(guān)鍵力值點(diǎn)（應(yīng)力20%和40%所對(duì)應(yīng)的力值）之間的力學(xué)行為。通過(guò)連續(xù)多次的循環(huán)，我們可以監(jiān)測(cè)到：

剛度變化：隨著循環(huán)次數(shù)的增加，加載曲線斜率的變化，反映了材料是發(fā)生硬化還是軟化。

能量損耗：加載曲線與卸載曲線所形成的滯回環(huán)面積，代表了材料在每次循環(huán)中以內(nèi)能形式耗散的能量，直接關(guān)系到其緩沖和阻尼性能。

永久變形：每次循環(huán)結(jié)束后，試樣無(wú)法恢復(fù)到初始厚度的現(xiàn)象，這直接反映了材料的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。

對(duì)于泡水后的樣品，水分子起到了增塑劑的作用，通常會(huì)降低纖維間的摩擦和分子鏈的剛性，可能導(dǎo)致其在循環(huán)載荷下表現(xiàn)出更大的變形和更快的性能衰減。

二、 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

ASTM D3574 - 軟質(zhì)多孔材料——板狀、粘合和模制聚氨酯泡沫的測(cè)試方法。

ISO 3385 - 軟質(zhì)泡沫聚合物材料——用恒定載荷沖擊法測(cè)定疲勞性能。

GB/T 18944.1 - 高分子多孔材料 海綿與多孔橡膠制品 定負(fù)荷反復(fù)壓縮疲勞的測(cè)定。

三、 檢測(cè)儀器與條件

1、KZ-68SC-05XY 電子拉力試驗(yàn)機(jī)

1. 夾具

壓縮夾具（通常為上下一對(duì)平行平板），平板直徑或面積應(yīng)大于試樣尺寸，確保壓縮均勻。

3、試驗(yàn)條件

樣品名稱：纖維海綿

樣品狀態(tài)：經(jīng)過(guò)泡水處理，并去除表面游離水分的濕態(tài)樣品。

試驗(yàn)溫度：室溫 (23±2°C)

試驗(yàn)類型：壓縮 - 循環(huán)控制（力控制）

試驗(yàn)速度：5 mm/min

四、 測(cè)試流程

步驟一、樣品制備

從待測(cè)纖維海綿上切割規(guī)定尺寸（如50mm×50mm×20mm）的試樣。

將試樣完全浸入去離子水中，使其充分飽和吸水。

取出后，靜置片刻或用紙巾輕輕吸去表面附著的水滴，但不擠壓內(nèi)部。記錄濕態(tài)初始厚度（H0）。

步驟二、儀器準(zhǔn)備

打開(kāi)KZ-68SC-05XY電子拉力試驗(yàn)機(jī)及電腦軟件。

選擇“壓縮”測(cè)試模式，并新建“循環(huán)測(cè)試”方法。

安裝壓縮夾具，并進(jìn)行力值和位移的“清零”操作。

步驟三、參數(shù)設(shè)置

在軟件中設(shè)置測(cè)試參數(shù)：

控制模式：力控制。

目標(biāo)力值：200 N。

循環(huán)條件：在力值達(dá)到200N后，開(kāi)始記錄在20%應(yīng)力（40N）至40%應(yīng)力（80N）之間的循環(huán)。

試驗(yàn)速度：5 mm/min。

循環(huán)次數(shù)：設(shè)定為預(yù)定值（如100次）。

終止條件：循環(huán)次數(shù)達(dá)到或試樣發(fā)生破壞。

步驟五、安裝與測(cè)試

將處理好的濕態(tài)試樣居中放置在下方壓縮平板上。

啟動(dòng)測(cè)試程序，上壓板將以5mm/min的速度下降，開(kāi)始對(duì)試樣進(jìn)行壓縮。

設(shè)備將自動(dòng)執(zhí)行設(shè)定的循環(huán)壓縮過(guò)程，軟件實(shí)時(shí)繪制出力-位移或應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并記錄每一次循環(huán)的數(shù)據(jù)。

步驟六、數(shù)據(jù)記錄與分析

測(cè)試結(jié)束后，軟件自動(dòng)生成報(bào)告。關(guān)鍵分析數(shù)據(jù)包括：

各次循環(huán)的20%應(yīng)力與40%應(yīng)力下的變形量/應(yīng)變值。

滯回環(huán)面積隨循環(huán)次數(shù)的變化趨勢(shì)。

循環(huán)結(jié)束后試樣的殘余變形量（永久變形率）。

觀察試樣是否出現(xiàn)破裂、粉碎等破壞現(xiàn)象。

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