[實用新型]激光在線檢測聚合物凝聚態(tài)變化的外場形態(tài)控制成型裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920080699.1
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN201394900Y
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申開智;鄧聰;李忠明
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: B29C45/00
• 分類號: B29C45/00;B29C45/76;B29C45/26;G01N1/28;G01N21/49
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責任公司
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于在線檢測高分子材料注射成型時在剪切外場下微觀結(jié)構(gòu)變化的裝置，具體涉及一種激光在線檢測聚合物凝聚態(tài)變化的外場形態(tài)控制成型裝置，以用來研究聚合物結(jié)晶形態(tài)和相形態(tài)的變化等重要的高分子物理現(xiàn)象。

背景技術(shù)

由于注塑成型、擠出成型等聚合物成型過程中都伴隨著結(jié)晶形態(tài)和相形態(tài)的變化，這種變化強烈地影響聚合物的成型性能和產(chǎn)品的物理機械性能，特別是在成型過程中施以特殊的外場就能得到不同微結(jié)構(gòu)和不同性能的制品，但在普通注塑成型裝置中，沒有辦法直接觀察到大分子從熔體中的無定形狀態(tài)到結(jié)晶形態(tài)或多相形態(tài)的轉(zhuǎn)化過程，一般只能通過現(xiàn)代測試技術(shù)對最終產(chǎn)品進行形態(tài)結(jié)構(gòu)表征。常用的表征技術(shù)有示差掃描量熱法(DSC)、廣角X衍射(WAXD)、小角X衍射(SAXD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等，通過這些方法所得的測試結(jié)果雖然能說明成型聚合物的最終結(jié)構(gòu)，但不能了解在成型過程中結(jié)構(gòu)的發(fā)生、發(fā)展及最終定構(gòu)的過程，使得這方面的研究成為高分子材料科學領(lǐng)域的一大的空白。

為了填補這一空白，聚合物微觀結(jié)構(gòu)的在線檢測成為了聚合物科學中的研究熱點。目前報道的能在線檢測剪切場中聚合物形態(tài)結(jié)構(gòu)變化的儀器有TA公司的研究開發(fā)的“高級流變擴展系統(tǒng)(ARES)”。該系統(tǒng)是將聚合物熔體置于相互旋轉(zhuǎn)或相互平動的兩玻璃板之間，利用玻璃板之間速度差產(chǎn)生剪切，很顯然這種剪切和注射或擠出成型時由流動產(chǎn)生的剪切是截然不同的，因此，該系統(tǒng)既不能用來真實表征聚合物成型過程中形態(tài)的變化，且所獲樣品凍結(jié)后也不可能用來測試性能，更不可能用來研究聚合物結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的空白，提供一種激光在線檢測聚合物凝聚態(tài)變化的外場形態(tài)控制成型裝置，以用來研究聚合物結(jié)晶形態(tài)和相形態(tài)的變化等重要的高分子物理現(xiàn)象。

本實用新型提供的激光在線檢測聚合物凝聚態(tài)變化的外場形態(tài)控制成型裝置，該裝置包括動態(tài)保壓注射成型模具、液壓系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，動態(tài)保壓注射成型模具由動模、定模、熱流道板和連接于熱流道板兩側(cè)的液壓油缸及油缸活塞組成，液壓系統(tǒng)與熱流道板兩側(cè)的液壓油缸相連，計算機控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)相連，其特征在于該裝置還設(shè)置有激光檢測系統(tǒng)，激光檢測系統(tǒng)的入射機構(gòu)安裝在動模一側(cè)，接受機構(gòu)安裝在動模的另一側(cè)，激光檢測系統(tǒng)所對應(yīng)的動模型腔部位為一透明視窗。

眾所周知，聚合物熔體在注射成型模具的型腔或流道內(nèi)流動時，即使在流速不變的情況下其處于截面表層、芯層、剪切層各處的剪切速率都是不相同的，因此在不同位置將會生成不同的微觀結(jié)構(gòu)，而由于本實用新型將動模型腔部位設(shè)計為一透明視窗，并采用了簡單經(jīng)濟的激光來進行檢測，因而不僅可通過獲取該處的散射圖形來了解凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的變化信息，還可利用在定模兩側(cè)設(shè)置的液壓油缸及油缸活塞的運動使型腔內(nèi)的物料作往復(fù)運動，獲得不同往復(fù)頻率和剪切速率下這些結(jié)構(gòu)的變化信息，不僅如此，還可同時成型相應(yīng)的試樣，且該試樣可用來作物理機械性能的測試，因此本實用新型能夠很方便地用來研究聚合物結(jié)晶形態(tài)和相形態(tài)的變化以及聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。

當只檢測較薄樣品的凝聚態(tài)和相形態(tài)的變化時，本實用新型所用的激光檢測系統(tǒng)的入射機構(gòu)可由依次連接的激光器、光強調(diào)節(jié)系統(tǒng)、準直系統(tǒng)、光闌和全反射鏡組成，接受機構(gòu)由依次連接的全反射鏡、偏振片和數(shù)碼攝像機組成。

當既需檢測較薄樣品，也需檢測較厚樣品的凝聚態(tài)和相形態(tài)的變化時，本實用新型所用的激光檢測系統(tǒng)的入射機構(gòu)是由依次連接的激光器、光強調(diào)節(jié)系統(tǒng)、準直系統(tǒng)、光闌、光學透鏡組和全反射鏡組成，接受機構(gòu)包括依次連接的全反射鏡、偏振片、光屏和數(shù)碼攝像機組成。

本實用新型使用的激光器優(yōu)選固體激光器或氦氖激光發(fā)生器。如當所選用激光器的功率較高，而測試需要較低功率時可采用光強調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行調(diào)整，使光束進入準直系統(tǒng)以提高光束的平行度和質(zhì)量，整形后的光束進入光闌中改變光束的直徑，并且過濾掉雜光。當試樣足夠薄(0.5～1mm)并進行平行光光散射時，光束可直接通過模具的透明視窗和透明試樣獲得散射信號；當試樣厚度較大(＞1mm)時可采用聚焦光散射，這時過濾掉雜光的平行光束進入可調(diào)節(jié)焦距的可變焦距光學透鏡組中，經(jīng)聚焦的激光束再進入透明試樣，獲取聚焦后的散射信號。散射信號的收集有兩種方式，一種是直接用CCD數(shù)碼攝像機接收，另一種方法是先在成像屏上成像后再用CCD數(shù)碼攝像機拍照。為了使光路系統(tǒng)穩(wěn)定，避免抖動，整個光路系統(tǒng)的入射機構(gòu)安裝在注塑機定模板上或直接安裝在地基上，接收機構(gòu)選擇地基支撐安裝。