專利名稱：一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及觀察高分子材料共混理論的裝置及方法，具體涉及一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置及方法。
背景技術：
聚合物共混，與聚合物合成相比，是獲得高性能聚合物更有效，更快的方法。一般聚合物共混有兩大類研究方式。其一，側重于提高共混體系的相容性，通過研究相容劑的研制和應用，來提高共混物的性能。其二，側重研究共混過程，通過研究控制共混過程來改善共混的形態(tài)，進而提高和改善共混體系的性能。在聚合物共混過程中，根據(jù)加工設備的不同，共混物物料會受到不同的流場作用， 一般有剪切流場和拉伸流場。截至目前，共混過程一般都是采用螺桿機械，即共混過程受剪切流場支配，所以對于剪切流場作用下的共混過程的的分散混合效果、共混物形態(tài)和相容熱力學的理論研究都比較完善。同時由于產(chǎn)生拉伸流場設備的缺乏，拉伸流變起支配作用的高分子材料共混過程的理論研究基本還沒有得到開展。專利號為ZL2008100260M. X的中國發(fā)明專利公開了一種基于拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備，其利用一組具有確定幾何形狀且容積可以依次由小到大再由大到小周期性變化的空間，實現(xiàn)正應力起主要作用的物料塑化輸運。容積變大時納入物料，容積變小時壓實、塑化并排出物料，為拉伸流場起支配作用的聚合物共混過程提供了裝置。目前基于拉伸流變的葉片塑化擠出機已經(jīng)進入工業(yè)應用階段，但是對于在拉伸流場作用下高分子材料共混過程的理論研究還處于起步階段。為了進一步研究拉伸形變起主要作用的流場中聚合物共混過程的分散混合效果、共混物形態(tài)變化和相容熱力學等理論， 迫切需要實驗裝置來為聚合物共混過程的觀察提供強有力的手段，從而為理論研究提供基石出。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置及方法，來為共混過程中分散混合效果、共混物形態(tài)變化和相容熱力學的理論研究提供強有力的手段。本發(fā)明提供的一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置，采用高分子材料葉片擠出機的一個葉片塑化輸運單元組，所述葉片塑化輸運單元構成為偏心定子5采用螺釘 2和偏心距調整墊塊固定在底座4上，偏心定子13采用螺釘9和偏心距調整墊塊固定在底座4上；轉子軸1與底座4采用反螺紋連接配合；葉片組8從偏心定子3端插入轉子軸1的槽中；加熱裝置采用加熱圈7和加熱圈11 ；偏心定子中的可視化偏心定子10 ；還包括可視化板15，所述可視化板通過石墨墊16與偏心定子13配合，并經(jīng)可視化擋板17固定在偏心定子13上；一個固體進料口 B和兩個分別在偏心定子5和偏心定子13上開口的熔體進料口 E和F，所述偏心距調整墊塊3的內孔位置在最大偏心距范圍內可調所述偏心距調整墊塊3用于分別調整其與轉子軸1、偏心定子5、偏心定子13、可視化偏心定子10之間的偏心距。所述固體進料口 A和B用固體進料墊塊封上后，可以有兩種熔體進料方式，所述兩種熔體進料方式為1)單熔體進料口進料采用一臺擠出機連接熔體進料口 E或者F提供共混物熔體物料；幻雙熔體進料口進料采用兩臺擠出機分別連接熔體進料口 E和F提供不同的聚合物熔體。所述熔體進料口 E和F用熔體進料墊塊6和熔體進料墊塊12封上后，可以有兩種固體進料方式，所述兩種固體進料方式為1)單固體進料口進料共混物料通過固體進料口 A或者B加入；幻雙固體進料口進料兩種不同的聚合物固體物料分別從固體進料口 A 和B加入。在觀察聚合物共混時，可以選擇上述四種進料方式中的任一種。本發(fā)明還提供一種利用上述裝置觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的方法，通過所述葉片塑化輸運單元中葉片組、偏心定子以及轉子軸構成的空間體積的變化以及偏心距的調整來產(chǎn)生不同強度的拉伸流場，通過可視化偏心定子10、可視化板15來觀察基于拉伸流場中不同進料狀態(tài)下，聚合物熔融過程的分散混合機理，同時也可以觀察聚合物熔體輸送過程的分散混合機理。本發(fā)明提及的高分子材料葉片擠出機由多組在專利號為ZL2008100260M. X的專利文件中所提到的葉片塑化輸運單元疊加構成。在觀察的過程中還可借助于光學顯微在線檢測系統(tǒng)和攝影、攝像技術等輔助手段。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、采用可視化偏心定子和可視化板，可以比較直觀地觀察聚合物共混過程中物料形態(tài)的變化。2、采用四種不同的進料方式，即先將不同物料混合加入方式和將不同物料分別加入再混合的加入方式，通過雙可視化窗口可以更好地觀察不同的聚合物共混變化。3、采用內孔位置在最大偏心距范圍內可調的系列偏心距調整墊塊3調整偏心距產(chǎn)生不同強度的拉伸流場，可以更好地觀察拉伸流場對聚合物共混過程的影響。4、采用單組葉片塑化裝置，可以比較好地拆裝，對物料切面進行微觀結構觀察。


圖1為觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置示意圖；圖2為觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置G-G局部剖面結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。參見圖1、圖2，本發(fā)明提供的一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置，由高分子材料葉片擠出機的一個葉片塑化輸運單元構成，所述葉片塑化輸運單元具體結構為偏心定子5采用螺釘2和偏心距調整墊塊固定在底座4上，偏心定子13采用螺釘9和偏心距調整墊塊固定在底座4上；轉子軸1與底座4采用反螺紋連接配合；葉片組8從偏心定子3端插入轉子軸1的槽中；加熱裝置采用加熱圈7和加熱圈11 ；可視化偏心定子10 固定在偏心定子5中；還包括內孔位置在最大偏心距范圍內可調的偏心距調整墊塊3、可視化擋板17、可視化板15、一個固體進料口 B、熔體進料口 E、熔體進料口 F，以及分別與固體進料口 B、熔體進料口 E和F相應的固體進料墊塊18、熔體進料墊塊6和熔體進料墊塊12 ；所述可視化板15通過可視化擋板17固定在偏心定子13上；熔體進料口 E開口在偏心定子5 上，熔體進料口 F開口在偏心定子13上。還包括可視化板15，所述可視化板通過石墨墊16與偏心定子13配合，并經(jīng)可視化擋板17固定在偏心定子13上、一個固體進料口 B和兩個分別在偏心定子5和偏心定子13 上開口的熔體進料口 E和F，所述偏心距調整墊塊3的內孔位置在最大偏心距范圍內可調， 用于分別調整其與轉子軸1、與偏心定子5和13以及與可視化偏心定子10之間的偏心距。實施例1單固體進料口進料(固體進料口 A或者B封上)和雙固體進料口進料驅動裝置驅動轉子軸，隨著轉子軸的旋轉，由葉片組、偏心定子和轉子軸構成的空間體積不斷變化，從而產(chǎn)生拉伸流場，聚合物固體共混體系在拉伸流場和外加熱圈的作用下，得到塑化、熔融和輸送，最后從出料口 C流出，可以在定子可視化窗口處采用可繞轉子軸旋轉的光學顯微在線檢測系統(tǒng)研究聚合物及其共混體系在葉片塑化過程中全周向的熔融、分散過程，同時可以采用攝影或者攝像技術在可視化板側拍攝記錄基于拉伸流場的聚合物熔融共混過程。綜合可視化偏心定子和可視化板的信息來研究基于拉伸流場作用下聚合物熔融過程中的共混機理。實施例2單熔體進料口進料(固體進料口 A和B封上，熔體進料墊塊6或者12去除，采用一臺擠出機連接)和雙熔體進料口進料(固體進料口 A和B封上，熔體進料墊塊6 和12去除，采用兩臺擠出機連接)驅動裝置驅動轉子軸，隨著轉子軸的旋轉，由葉片組、偏心定子和轉子軸構成的空間體積不斷變化，從而產(chǎn)生拉伸流場，聚合物熔體共混體系在拉伸流場和外加熱圈的作用下，得到熔融輸送，最后從出料口 C流出，可以在定子可視化窗口處采用可繞轉子軸旋轉的光學顯微在線檢測系統(tǒng)研究聚合物及其共混體系在葉片塑化過程中全周向的熔融、分散過程，同時可以采用攝影或者攝像技術在可視化板側拍攝記錄基于拉伸流場的聚合物熔融共混過程。綜合可視化偏心定子和可視化板的信息來研究基于拉伸流場作用下聚合物熔融過程中的共混機理。實施例3偏心距調整本裝置中具有內孔位置在最大偏心距范圍內可調的系列偏心距調整墊塊3，通過選擇不同的偏心距調整墊塊3來調整其余轉子軸1、偏心定子5、偏心定子13、可視化偏心定子10之間的偏心距，產(chǎn)生不同強度的拉伸流場，進而通過可視化偏心定子和可視化板觀察拉伸流場強度對聚合物共混過程的影響。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例， 并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內容所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求
1.一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置，由高分子材料葉片擠出機的一個葉片塑化輸運單元構成，所述葉片塑化輸運單元包括轉子軸(1)、固體進料口(A)、偏心距調整墊塊、底座(4)、偏心定子(5)和偏心定子(13)、加熱圈(7)和加熱圈(11)、葉片組(8)、 可視化偏心定子(10)、固體進料墊塊(19)、以及螺釘O)、螺釘(9)和螺釘(14)，偏心定子 (5)采用螺釘( 和偏心距調整墊塊固定在底座(4)上，偏心定子(1 采用螺釘(9)和偏心距調整墊塊固定在底座(4)上；轉子軸(1)與底座(4)采用反螺紋連接配合；葉片組(8) 從偏心定子(1 端插入轉子軸(1)的槽中；可視化偏心定子(10)固定在偏心定子( 中； 其特征在于還包括內孔位置在最大偏心距范圍內可調的偏心距調整墊塊C3)、可視化擋板 (17)、可視化板(15)、一個固體進料口(B)、熔體進料口(E)、熔體進料口(F)，以及分別與固體進料口(B)、熔體進料口(E)和(F)相應的固體進料墊塊(18)、熔體進料墊塊(6)和熔體進料墊塊(12)；所述可視化板(15)通過可視化擋板(17)固定在偏心定子(13)上；熔體進料口(E)開口在偏心定子(5)上，熔體進料口(F)開口在偏心定子(13)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述偏心距調整墊塊C3)分別調整其與轉子軸(1)、偏心定子(5)、偏心定子(13)、可視化偏心定子(10)之間的偏心距。
3.權利要求1或2所述裝置用于觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的方法，其特征在于通過所述葉片塑化輸運單元中葉片組、偏心定子以及轉子軸構成的空間體積的變化以及偏心距的調整來產(chǎn)生拉伸流場，通過可視化板(15)、可視化偏心定子(10)來觀察基于拉伸流場中不同進料方式的聚合物共混過程。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于所述不同進料方式包括兩種熔體進料方式和兩種固體進料方式，所述兩種熔體進料方式為1)單熔體進料口進料采用一臺擠出機連接熔體進料口(E)或者熔體進料口(F)提供共混物熔體物料；幻雙熔體進料口進料采用兩臺擠出機分別連接熔體進料口(E)和(F)提供不同的聚合物熔體；所述兩種固體進料方式為1)單固體進料口進料共混物料通過固體進料口(A)或者(B)加入；2)雙固體進料口進料兩種不同的聚合物固體物料分別從固體進料口(A)和(B)加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種觀察基于拉伸流場聚合物共混過程的裝置及方法。采用高分子材料葉片擠出機的一個葉片塑化輸運單元，還包括可視化板、一個固體進料口和兩個熔體進料口以及內孔位置在最大偏心距范圍的系列偏心距調整墊塊。進料口的選擇產(chǎn)生四種進料方式，偏心距調整墊塊于調整偏心距。通過葉片塑化輸運單元中葉片組、偏心定子以及轉子軸構成的空間體積的變化以及偏心距的調整產(chǎn)生不同強度的拉伸流場，通過可視化板和所述葉片塑化輸運單元中的可視化偏心定子觀察拉伸流場聚合物的共混過程。本發(fā)明提供的裝置及方法可以為聚合物共混體系熔融和熔體輸送過程中相態(tài)結構的演化狀態(tài)與規(guī)律的研究提供強有力的手段。
文檔編號B29B7/28GK102179882SQ201110027210
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權日2011年1月21日
發(fā)明者張桂珍, 曹素嬌, 瞿金平 申請人:華南理工大學