工程塑料在航空航天、汽车、冷链设备等低温应用场景中发挥着关键作用，其拉伸强度是评估部件安全性的核心指标。低温环境下，塑料分子链运动受限，性能对样品初始状态高度敏感，科学的预处理是确保测试结果准确可靠的前提。本文结合标准规范与实践经验，详细阐述低温拉伸测试前样品预处理的关键步骤与技术要点。
样品的选取与尺寸合规性确认
样品选取需严格遵循ASTM D638、ISO 527等标准，优先选择注塑成型的标准样条（如ASTM D638 Type I、ISO 527 1A型），确保分子取向一致，避免挤出或压制样品的性能波动。选取时需剔除存在气泡、裂纹、熔接痕的样品——这些缺陷在低温下会成为应力集中点，导致断裂提前发生。
尺寸精度直接影响应力计算的准确性。需用精度0.01mm的千分尺测量样条标距段的厚度与宽度，误差控制在±0.02mm以内。例如，10mm宽的样条若实际测量为10.05mm，会导致应力计算偏小约0.5%，在低温脆性测试中误差可能被放大。
对于定制尺寸的样品，需提前验证尺寸与测试标准的兼容性：例如，若样条厚度超过标准要求（如≥5mm），需延长预暴露时间，确保内部温度均匀；若宽度过窄（如<5mm），需增加样品数量以减少统计误差。
样品表面状态的清洁与修整
毛刺是低温拉伸的常见干扰因素：注塑样条的浇口或边缘常带毛刺，若未去除，测试时毛刺处应力会比周围高2-3倍，导致样品在此处断裂。修整需用800-1200目细砂纸轻轻打磨，避免过度用力产生新应力。
油污需用挥发性溶剂去除：如乙醇或异丙醇（≥99%），用脱脂棉沿样条长度方向擦拭，室温晾干即可。严禁使用丙酮、甲苯等腐蚀性溶剂——这类溶剂会侵蚀塑料表面，改变材料化学结构，尤其对PVC、PMMA等极性塑料影响更大。
表面粗糙度需控制在Ra≤0.8μm（算术平均粗糙度）。若表面过于粗糙（Ra>1.6μm），低温下粗糙峰的应力集中会显著降低拉伸强度。可通过表面轮廓仪测量，不达标时用抛光机轻微抛光。
低温环境的预适应性处理
预适应性处理的核心是让样品达到测试温度的热平衡，避免温度波动影响结果。预暴露温度需与测试温度一致（如测试-40℃，预暴露也为-40℃），时间按样品厚度计算：每1mm厚度增加2-3小时，3mm厚PC样条需6-9小时，确保内部与环境温差≤1℃。
逐步降温法适用于脆性塑料（如PS、PMMA）：从室温（25℃）分3步降至测试温度（25℃→0℃→-20℃→-40℃），每步保持2小时，减少热应力导致的裂纹。厚壁样品（≥10mm）需延长至24小时以上，避免内部温度不均产生纵向裂纹。
预暴露环境需稳定：低温箱温度波动≤±2℃，空气流速≤0.5m/s。流速过快会导致样品表面结霜——POM在-60℃高流速下预暴露，表面结霜会使夹具打滑，影响力值传递。
吸湿性塑料的湿度控制
PA、PBT等吸湿性塑料在低温下对湿度敏感：水分会降低玻璃化转变温度（Tg），结冰后破坏分子链结合力。例如，PA66在60%湿度下放置24小时，吸水率达3%，-20℃测试时拉伸强度会下降15-20%。
干燥处理需在真空干燥箱中进行：温度设为Tg以下10-20℃（如PA66 Tg约150℃，干燥温度80-100℃），抽真空至-0.095MPa，干燥12-24小时。干燥后立即转入含硅胶的干燥器保存，避免再次吸湿。
测试前需用水分分析仪验证含水率（≤0.2%）。若PA6含水率为0.5%，-30℃测试时拉伸强度比干燥样品低约10%，断裂伸长率从5%降至2%，影响结果的真实性。
注塑样品的内应力释放处理
注塑样条内部的内应力来自熔料快速冷却后的分子链松弛不完全，低温下会加剧脆性。例如，未退火的PC样条在-40℃测试时，拉伸强度比退火样品低20-30%。
退火是释放内应力的有效方法：非结晶塑料（如PC）的退火温度设为Tg以下10-20℃（130-140℃），时间2-4小时；结晶塑料（如POM）设为结晶温度以下10-20℃（150-160℃），时间1-2小时。升温与降温速率需缓慢（5℃/min升温，3℃/min降温），避免产生新应力。
内应力验证可通过应力腐蚀试验：将退火后的PC样条浸入丙酮，24小时内无裂纹说明内应力已释放；若出现银纹，需延长退火时间或提高温度。
预处理后样品的转移与夹持准备
预处理后需快速转移样品：从低温箱取出到装入测试设备的时间控制在30秒内，避免温度回升。转移用隔热容器（如聚苯乙烯保温桶），保持内部温度与预暴露一致。
转移过程中需避免冷凝水：若样品接触室温空气产生冷凝水，用干布快速擦干，防止结冰导致夹具打滑。夹持时力要适中——例如PA6样条的夹持力设为50-100N，既能固定样品，又不会夹伤表面（夹伤会导致样品在夹持处断裂）。
夹持前需再次检查样品状态：若表面有划痕或变形，需更换样品；确保夹具与样条的接触面积均匀，避免局部压力过大导致的应力集中。