專利名稱：一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物復(fù)合材料流變特性測(cè)試方法及其裝置，特別是一種 基于多功能和全電動(dòng)式聚合物復(fù)合材料流變特性測(cè)試方法及其裝置。
背景技術(shù)：
高聚物共混或填充體系的成型加工涉及到高聚物復(fù)雜流體流變行為問題。 研究高聚物復(fù)雜流體的響應(yīng)機(jī)理與行為，對(duì)如何在加丄過程中精密控制它們的 多層次內(nèi)部結(jié)構(gòu)、充分發(fā)揮高聚物共混或填充材料的性能潛力、最后獲得均勻
和理想的組織結(jié)構(gòu)，對(duì)合理選擇成形工藝參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)成型加T設(shè)備、實(shí)現(xiàn) 高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗，無疑具有重要意義。
聚合物材料是一種典型的粘彈性材料，并且通常具有非牛頓流體特性。在 這種流休中，粘度與剪切速率之間呈非線性關(guān)系。當(dāng)引入外加物理場(chǎng)后，聚合 物熔體的粘度不僅僅與剪切速率、溫度、壓力有關(guān)，而且還與外加物理場(chǎng)的強(qiáng) 度、作用方式、物理場(chǎng)的類型等有關(guān)。即在聚合物成型加工過程中引入外場(chǎng)后， 聚合物熔體表現(xiàn)出了獨(dú)特的流變特性。
目前，傳統(tǒng)的聚合物熔體流變測(cè)試方法主要有毛細(xì)管流變測(cè)試法和旋轉(zhuǎn)流 變測(cè)試法，但是它們不能測(cè)量物理場(chǎng)強(qiáng)化作用下聚合物熔體的流變行為，特別 是當(dāng)外加物理場(chǎng)在聚合物加工過程中沿某一設(shè)定程序進(jìn)行變化時(shí)，聚合物熔體 的流變行為將會(huì)隨之發(fā)生非常大的變化，這是傳統(tǒng)測(cè)試方法和手段無法完成的。
申請(qǐng)?zhí)枮?00510033364.0的中國(guó)專利介紹了一種聚合物毛細(xì)管正弦脈動(dòng)擠 出流變儀，它能夠測(cè)量正弦脈動(dòng)作用下聚合物在毛細(xì)管中的流變行為。申請(qǐng)?zhí)枮?00510033367.4的中國(guó)專利介紹了一種聚合物振動(dòng)誘導(dǎo)塑化擠出流變特性檢 測(cè)方法極其裝置，它能夠測(cè)量單螺桿塑化擠出過程中聚合物的動(dòng)態(tài)流變行為。 申請(qǐng)?zhí)枮?00510033385.2的中國(guó)專利介紹了一種聚合物動(dòng)態(tài)注射流變特性與行 為檢測(cè)方法及設(shè)備，它能夠測(cè)量注射成型過程中聚合物的動(dòng)態(tài)流變特性與行為。 但是，上述發(fā)明沒有實(shí)現(xiàn)聚合物復(fù)合材料的擠出和注射的集成設(shè)計(jì)，不能同時(shí) 測(cè)試擠出過程和注射過程中聚合物材料的流變行為；上述發(fā)明不能精確控制聚 合物復(fù)合材料的流變測(cè)試過程，即不能在單次實(shí)驗(yàn)過程中連續(xù)、快速地測(cè)量高 聚物復(fù)合材料在不同加工條件下的流變特性；上述發(fā)明不能測(cè)量非正弦(如鋸 齒形、矩形)脈動(dòng)作用下的流變行為，不能自由設(shè)計(jì)外加物理場(chǎng)的模式、作用 方式和作用時(shí)間，也不能測(cè)量不同外加物理場(chǎng)作用下制品的其他性能；上述發(fā) 明不能急速冷卻和剖分料筒、口模及模具，以及時(shí)、直觀、靜態(tài)地研究聚合物 熔體的流變行為；相比較而言，本發(fā)明的測(cè)量精度較高，允許的最大剪切速率、 最大擠出壓力、最大振幅和最大振動(dòng)頻率較大，對(duì)物料適應(yīng)性較寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠精確、連續(xù)地測(cè)量聚合物復(fù)合材料在 多工況成型加工過程中流變行為和制品性能的方法。
本發(fā)明的目的之二就是提供實(shí)現(xiàn)精確、連續(xù)地測(cè)量聚合物復(fù)合材料在多工 況成型加工過程中流變行為和制品性能的方法的裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的它不僅能夠真實(shí)測(cè)量聚合物復(fù) 合材料在物理場(chǎng)強(qiáng)化作用下的擠出成型過程、毛細(xì)管擠出過程、注射成型過程 的流變行為，同時(shí)還能夠測(cè)量當(dāng)加工條件和參數(shù)按特定程序變化時(shí)聚合物復(fù)合 材料的流變行為；中央處理器通過指令控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和激振系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保證柱 塞桿在料筒內(nèi)自由上下直線運(yùn)動(dòng)，激振系統(tǒng)保證柱塞桿的振動(dòng)，這樣，中央處 理器就可以通過指令任意調(diào)節(jié)柱塞桿的直線運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)參數(shù)； 料筒上安裝至少三段加熱系統(tǒng)、至少一段壓力傳感器、至少三段溫度傳感器， 傳感器通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與中央處理器連接，中央處理器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控物料的 溫度、壓力等參數(shù)，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)；物料在料筒內(nèi)被加熱熔融， 當(dāng)料筒下端與毛細(xì)管口模連接時(shí)，物料就在柱塞桿的作用下從毛細(xì)管口模擠出， 這樣通過傳感器測(cè)量某振動(dòng)參數(shù)下熔體的壓力、溫度、擠出速度等參數(shù)，就能 夠得出聚合物復(fù)合材料在該振動(dòng)參數(shù)下的流變特性；當(dāng)料筒下端與噴嘴連接， 并直接與注射模具的澆口緊密貼合時(shí)，聚合物復(fù)雜流體在柱塞桿的強(qiáng)大推力作 用下被注射進(jìn)入模具成型，通過測(cè)量溫度、壓力、速率等參數(shù)可以得到某振動(dòng) 參數(shù)下聚合物復(fù)合材料在注射料筒中、模腔充模過程的流變行為；在料筒壁厚 中間加工有空心管道，冷卻液體或氣體可以通過管道對(duì)熔體進(jìn)行急速冷卻，同 時(shí)，料筒可以從中間剖開，這樣，可以將熔融擠出過程中的物料急速冷卻后， 打開料筒取出物料進(jìn)行直觀研究。
一種實(shí)現(xiàn)上述測(cè)試方法的裝置，含料筒、柱塞桿、冷卻系統(tǒng)、溫度傳感器 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、溫度傳感器、毛細(xì)管口模、壓力傳感器、加熱系統(tǒng)、壓 力傳感器數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、激振系統(tǒng)和中央處理器，其中， 料筒管壁上加工有冷卻管道，料筒上安裝有三段加熱系統(tǒng)，分別與料筒上的三 個(gè)溫度傳感器連接，溫度傳感器通過溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和中央處理器連 接，料筒上安裝有三個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器通過壓力數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng) 和中央處理器連接，柱塞桿與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、激振系統(tǒng)連接，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和激振系統(tǒng)分別與中央處理器連接，料筒下部與毛細(xì)管口?；驀娮?噴嘴與模具 緊密貼合)連接，壓力和溫度傳感器分別通過壓力/溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和 中央處理器連接。
本發(fā)明既能夠準(zhǔn)確地模擬擠出實(shí)驗(yàn)，也能夠準(zhǔn)確地模擬注射實(shí)驗(yàn)，并且測(cè) 試時(shí)熔體的流場(chǎng)與實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的流場(chǎng)完全一樣；由于采用伺服電機(jī)、滾珠絲
杠和全數(shù)字智能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以精確控制聚合物復(fù)合材料的流變測(cè)試過程， 能夠在單次實(shí)驗(yàn)過程中連續(xù)、快速地測(cè)量高聚物復(fù)雜流體在不同加工條件下的
流變特性；同時(shí)，本發(fā)明還可以測(cè)量多物理場(chǎng)作用下，以及物理場(chǎng)按特定程序 連續(xù)變化時(shí)熔體的流變行為；能夠直觀地研究熔體在外場(chǎng)作用下的流變特性； 本發(fā)明測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性高、物料適用范圍廣，適合高分子材料、高 分子共混體系、高分子填充體系以及其他類似于高分子的流體體系等。
本發(fā)明所述的激振系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)波形可以是正弦波、鋸齒型波或矩形波， 振動(dòng)頻率可以在0 50Hz間任意調(diào)節(jié)，振幅可以在0 12mm間任意調(diào)節(jié)。
本發(fā)明所述的柱塞桿的擠出速度可以在0 1000mm/min之間任意調(diào)節(jié)，相 應(yīng)材料所受剪切速率可以在0 40000S-范圍內(nèi)任意控制。
本發(fā)明所述的柱塞桿最大擠出壓力為50KN，可以滿足注射工藝要求。 本發(fā)明所述的毛細(xì)管口模的長(zhǎng)徑比可選擇IO、 15、 20、 30、 40、 50。 本發(fā)明所述的毛細(xì)管口模下面裝有激光測(cè)徑儀，從而可以方便研究聚合物 復(fù)合材料的擠出脹大現(xiàn)象。
本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用伺服電機(jī)、滾珠絲杠以及全數(shù)字智能伺服 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，操作方便，精度高.。


圖1為本發(fā)明的擠出結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的注射結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、料筒；2、柱塞桿；3、冷卻系統(tǒng)；4、溫度傳感器數(shù)據(jù)采集與控 制系統(tǒng)；5、溫度傳感器；6、溫度傳感器；7、溫度傳感器；8、溫度傳感器；9、 毛細(xì)管口模；10、激光測(cè)徑儀；11、壓力傳感器；12、加熱系統(tǒng)；13、壓力傳 感器；14、壓力傳感器；15、壓力傳感器數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；16、壓力傳感 器；17、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；18、激振系統(tǒng)；19、中央處理器；20、噴嘴；21、注 射模具；22、壓力傳感器；23、溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明不僅能夠真實(shí)測(cè)量聚合物復(fù)合材料在物理場(chǎng)強(qiáng)化作用下的擠出過 程、毛細(xì)管擠出過程、注射成型過程的流變行為，同時(shí)還能夠測(cè)量當(dāng)加工條件 和參數(shù)按特定程序變化時(shí)聚合物復(fù)雜流體的流變行為；
中央處理器19通過指令控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)17和激振系統(tǒng)18，伺服驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)17保證柱塞桿2在料筒1內(nèi)自由上下直線運(yùn)動(dòng)，激振系統(tǒng)18保證柱塞桿2 的振動(dòng)，這樣，中央處理器19就可以通過指令任意調(diào)節(jié)柱塞桿2的直線運(yùn)動(dòng)速 度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)參數(shù)；料筒1上安裝至少三段加熱系統(tǒng)、三段壓力傳感器、 三段溫度傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與中央處理器19連接，中央處理器 19能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控物料的溫度、壓力等參數(shù)，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)；在 料筒1壁厚中間加工有空心管道，冷卻液體或氣體可以通過管道對(duì)熔體進(jìn)行急 速冷卻，同時(shí)，物料在料筒1內(nèi)被加熱熔融，當(dāng)料筒1下端與毛細(xì)管口模9連接時(shí)，物料就在柱塞桿2的作用下從毛細(xì)管口模9擠出，這樣通過傳感器測(cè)量 某振動(dòng)參數(shù)下熔體的壓力、溫度、擠出速度、口模長(zhǎng)徑比等參數(shù)，就能夠得出
聚合物熔體在該振動(dòng)參數(shù)下的流變特性；當(dāng)料筒1下端與噴嘴20連接，并直接 與注射模具21的澆口緊密貼合時(shí)，聚合物熔體在柱塞桿2的強(qiáng)大推力作用下被 注射進(jìn)入模具成型，通過測(cè)量溫度、壓力、速率等參數(shù)可以得到某振動(dòng)參數(shù)下 聚合物熔體在注射料筒中、模腔充模過程的流變行為。
本發(fā)明方法中的剪切速率可以在0 40000S"范圍內(nèi)任意控制，可以在同一 次實(shí)驗(yàn)過程中，在不同的時(shí)間段設(shè)置不同的剪切速率，并且實(shí)現(xiàn)不同剪切速率 之間的自由切換。
本發(fā)明中柱塞桿的振動(dòng)波形可以被自動(dòng)控制，使得振動(dòng)波形可以是止弦波、 鋸齒型波或矩形波等，并且根據(jù)需要可自由選擇。
本發(fā)明中可以任意控制測(cè)試過程中的振動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)度、振動(dòng)起始時(shí)間、振動(dòng) 結(jié)束時(shí)間或振動(dòng)次數(shù)，根據(jù)需要可自由決定；可以任意調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率和振幅， 頻率可以在0 50Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，振幅可以在0 12mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明可以測(cè)量材料的表觀黏度、法向應(yīng)力差、松弛時(shí)間、彈性模量和粘 性模量等。本發(fā)明還可以測(cè)量擠出物體的直徑，從而研究擠出脹大現(xiàn)象。本發(fā) 明方法可以測(cè)量任何高聚物共混體系、高聚物填充體系和其他流體狀材料，同 時(shí)也能應(yīng)用于一些溶液流變性能的測(cè)量，物料適應(yīng)范圍廣泛。
本發(fā)明方法引入了急冷剖分料筒和口模系統(tǒng)，即可以在設(shè)備正常工作時(shí)使 熔體急速冷卻，使熔體在固化后能夠保持正常工作時(shí)的流變狀態(tài)，從而可以打 開料筒和口模，直觀地研究熔體的流變行為。
伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)17采用伺服電機(jī)、滾珠絲杠和全數(shù)字智能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。如圖1所示，料筒1管壁上加工有冷卻管道3，冷卻管道3里面注入冷卻液 體或氣體，可以使聚合物熔體在擠出或注射的時(shí)候立即冷卻固化，同時(shí)料筒1 可以從中間剖開，當(dāng)聚合物熔體里面加入示蹤粒子，急速冷卻剖開料筒后就能 直接取出樣品，直觀地研究不同狀況下聚合物熔體的流變行為。料筒1上安裝
有三段加熱系統(tǒng)12，三段加熱系統(tǒng)獨(dú)立控制，分別與溫度傳感器5、 6、 7連接， 溫度傳感器通過溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)4與屮央處理器19連接，中央處理器 19將采集過來的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果數(shù)據(jù)有差異立即發(fā)出指令 調(diào)節(jié)加熱器的功率和接觸開關(guān)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。料筒1上同時(shí)安裝 有三個(gè)壓力傳感器13、 14、 16，壓力傳感器通過壓力數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)15與 中央處理器19連接，中央處理器可以隨時(shí)通過壓力傳感器獲取熔體的壓力值， 并通過程序設(shè)計(jì)直接計(jì)算出熔體的黏度，同時(shí)，中央處理器19還可以通過改變 柱塞桿2的下降速度和振動(dòng)強(qiáng)度來調(diào)節(jié)熔體的壓力，柱塞桿2可以在料筒內(nèi)部 上下自由運(yùn)動(dòng)，柱塞桿2與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)17、激振系統(tǒng)18連接，全數(shù)字智能伺 服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)17驅(qū)使柱塞桿2在豎直方向直線運(yùn)動(dòng)，激振系統(tǒng)18能夠驅(qū)使柱塞 桿2在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)17、激振系統(tǒng)18分別與中央處 理器19連接，中央處理器19可以通過伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)17和激振系統(tǒng)18分別控 制柱塞桿2的直線運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)其實(shí)時(shí)間、振動(dòng)頻率和振幅。料筒1下部與 毛細(xì)管口模9連接，毛細(xì)管口模9的長(zhǎng)徑比可選擇5、 10、 15、 20、 30、 40、 50 等，毛細(xì)管口模9可以剖分開，即可直接從里面取樣研究，毛細(xì)管口模9與壓 力傳感器ll、溫度傳感器8連接，壓力和溫度傳感器分別通過壓力/溫度數(shù)據(jù)采 集和控制系統(tǒng)與中央處理器9連接。毛細(xì)管口模9下面裝有一激光測(cè)徑儀10， 用來研究聚合物的擠出脹大現(xiàn)象。如圖2所示，當(dāng)把毛細(xì)管口模9換成噴嘴20，并在噴嘴20下面安裝注射模 具21，就可以用來做注射成型的流變測(cè)試。噴嘴20上面安裝有壓力傳感器11 和溫度傳感器8，這樣就可以測(cè)量聚合物材料在注射過程中，熔體在噴嘴20中 的壓力和溫度值，從而可以計(jì)算出噴嘴中的流變性能。注射模具21上面裝有壓 力傳感器22和溫度傳感器23，同樣，通過采集模腔中熔體的壓力和溫度，就可 以測(cè)量聚合物復(fù)合材料在充模過程中的流變行為。
以下介紹聚合物復(fù)雜流體物理場(chǎng)強(qiáng)化流變測(cè)試方法實(shí)施例。
實(shí)施例1
(1)選擇圖1所示擠出流變測(cè)試裝置；(2)稱量LDPE粒料50克，并將 其加入料筒中；(3)啟動(dòng)加熱系統(tǒng)加熱料筒，料筒三段溫度分別為18(TC、 190°C、 190°C; (4)保溫20分鐘后啟動(dòng)激振器和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使柱塞桿在振動(dòng)的同 時(shí)保持勻速向下運(yùn)動(dòng)，設(shè)定振動(dòng)頻率為lOHz，振幅為0.2mm，使柱塞桿的振動(dòng) 波形為正弦振動(dòng)；(5)開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集溫度、壓力、位移、速度、振動(dòng) 參數(shù)等信號(hào)；(6)更換不同長(zhǎng)徑比的口模，重復(fù)第(2)步到第(5)步；(7) 數(shù)據(jù)后處理，得出表觀黏度、法向應(yīng)力差等數(shù)據(jù)。 實(shí)施例2
改變實(shí)施例1中的振動(dòng)頻率和振幅，其余同略； 實(shí)施例3
將實(shí)施例1中的振動(dòng)頻率和振幅設(shè)定為零，其余同略； 實(shí)施例4
將實(shí)施例1中的振動(dòng)波形改為鋸齒形波，其余同略； 實(shí)施例5將實(shí)施例1中的波形改為矩形波，其余同略； 實(shí)施例6
第(1)、 (2)、 (3)、 (5)、 (6)和(7)步與方法實(shí)施例1相同，(4)設(shè)定 實(shí)驗(yàn)過程中的振動(dòng)參數(shù)0 20秒，振幅O.lmm，振動(dòng)頻率5Hz; 20 40秒， 振幅0.2mm，振動(dòng)頻率10Hz; 40 60秒，振幅0.3mm，振動(dòng)頻率15Hz; 60 80秒，振幅0.4mm，振動(dòng)頻率20Hz; 80秒 結(jié)束，振幅0.5mm，振動(dòng)頻率25Hz。
實(shí)施例7
將實(shí)施例1 6中的第一步改為圖2所示注射流變測(cè)試裝置，其余同略。 實(shí)施例8
將實(shí)施例1 7中的第5步后面增加第6步開啟急冷裝置，使聚合物熔體 立即冷卻凝固，然后取樣研究；原第6步改為第七歩，其余同略。
權(quán)利要求
1、一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試方法，其特征在于它不僅能夠真實(shí)測(cè)量聚合物復(fù)合材料在物理場(chǎng)強(qiáng)化作用下的擠出成型過程、注射成型過程的流變行為，同時(shí)還能夠測(cè)量當(dāng)加工條件和參數(shù)按特定程序變化時(shí)聚合物復(fù)合材料的流變行為；A)、中央處理器通過指令控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和激振系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保證柱塞桿在料筒內(nèi)自由上下直線運(yùn)動(dòng)，激振系統(tǒng)保證柱塞桿的振動(dòng)，這樣，中央處理器就可以通過指令任意調(diào)節(jié)柱塞桿的直線運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)參數(shù)；B)、料筒上安裝至少三段加熱系統(tǒng)、至少一段壓力傳感器、至少三段溫度傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與中央處理器連接，中央處理器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控物料的溫度、壓力等參數(shù)，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)；C)、物料在料筒內(nèi)被加熱熔融，當(dāng)料筒下端與毛細(xì)管口模連接時(shí)，物料就在柱塞桿的作用下從毛細(xì)管口模擠出，這樣通過測(cè)量某振動(dòng)參數(shù)下熔體的壓力、溫度、擠出速度、口模長(zhǎng)徑比等參數(shù)，就能夠得出聚合物復(fù)合材料在該振動(dòng)參數(shù)下的流變特性；D)、在料筒壁厚中間加工有空心管道，冷卻液體或氣體可以通過管道對(duì)熔體進(jìn)行急速冷卻，同時(shí)，料筒可以從中間剖開，這樣，可以將熔融擠出過程中的物料急速冷卻后，打開料筒取出物料進(jìn)行直觀研究；E)、當(dāng)料筒下端與噴嘴連接，并直接與注射模具的澆口緊密貼合時(shí)，聚合物熔體在柱塞桿的強(qiáng)大推力作用下被注射進(jìn)入模具成型，通過測(cè)量溫度、壓力、速率等參數(shù)可以得到某振動(dòng)參數(shù)下聚合物復(fù)合材料在注射料筒中、模腔充模過程的流變行為。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試方法，其特征 在于所述的激振系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)波形可以是正弦波、鋸齒型波或矩形波，振動(dòng) 頻率可以在0 50Hz間任意調(diào)節(jié)，振幅可以在0 12mm間任意調(diào)節(jié)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試方法，其特征 在于所述的柱塞桿的擠出速度可以在0 1000mm/min之間任意調(diào)節(jié)，相應(yīng)材料 所受剪切速率可以在0 40000S—1范圍內(nèi)任意控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試方法，其特征 在于所述的柱塞桿最大擠出壓力為50KN。
5、 一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試方法 的裝置，含料筒(1)、柱塞桿(2)、冷卻系統(tǒng)(3)、溫度傳感器數(shù)據(jù)采集與控 制系統(tǒng)(4)、溫度傳感器、毛細(xì)管口模(9)、壓力傳感器(11)、加熱系統(tǒng)(12)、 壓力傳感器、壓力傳感器數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(15)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(17)、激 振系統(tǒng)(18)和中央處理器(19)，其特征在于，料筒(1)管壁上加工有冷卻 管道，料筒(1)上安裝有三段加熱系統(tǒng)(12)，分別與料筒(1)上的溫度傳感 器(5)、 (6)、 (7)連接，溫度傳感器通過溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(5)和中 央處理器(19)連接，料筒(1)上安裝有三個(gè)壓力傳感器(13)、 (14)、 (16)， 壓力傳感器通過壓力數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(15)和中央處理器(19)連接，柱 塞桿(2)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(17)、激振系統(tǒng)(18)連接，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(17) 和激振系統(tǒng)(18)分別與中央處理器(19)連接，料筒(1)下部與毛細(xì)管口模(9)或噴嘴(20)連接，壓力傳感器(11)和溫度傳感器(8)分別通過壓力/ 溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和中央處理器(19)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(17)采用伺服電機(jī)、滾珠絲杠和全數(shù)字智能伺服 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的毛細(xì)管口模(9)的長(zhǎng)徑比可選擇5、 10、 15、 20、 30、 40、 50。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試裝置，其特征在于所述的三段加熱系統(tǒng)分別獨(dú)立控制。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚合物復(fù)合材料流變特性的測(cè)試裝置，其特 征在于所述的毛細(xì)管口模(9)下面裝有一激光測(cè)徑儀(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合物復(fù)合材料流變特性測(cè)試方法及其裝置，它能夠真實(shí)測(cè)量聚合物復(fù)合材料在物理場(chǎng)強(qiáng)化作用下的擠出成型過程、毛細(xì)管擠出過程、注射成型過程的流變行為，還能測(cè)量當(dāng)加工條件和參數(shù)按特定程序變化時(shí)聚合物復(fù)合材料的流變行為；本發(fā)明采用伺服電機(jī)、滾珠絲杠、激振系統(tǒng)和全數(shù)字智能伺服系統(tǒng)，精確控制聚合物復(fù)合材料的流變測(cè)試過程，能夠在單次實(shí)驗(yàn)過程中連續(xù)、快速地測(cè)量高聚物復(fù)雜流體在不同加工條件下的流變特性；本發(fā)明可以在測(cè)試過程中急冷熔體，然后取樣直觀地研究聚合物熔體的流變特性。本發(fā)明測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性高、物料適用范圍廣，適合高分子材料、高分子共混體系、高分子填充體系以及其他類似于高分子的流體體系等。
文檔編號(hào)G01N33/44GK101430267SQ20081014393
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者劉躍軍, 建 宋, 曾廣勝, 李祥剛, 黃宇剛 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)