[發明專利]毛細管流變儀及高分子材料流變性能測量方法

有效

• 申請號: 201110340927.6
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102507383A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 馮彥洪;瞿金平;張大為
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N11/08
• 分類號: G01N11/08
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 謝偉

技術領域

本發明涉及一種毛細管流變儀及高分子材料流變性能測量方法。

背景技術

高分子材料的流變性能對于高分子材料的成型加工十分重要，準確表征其流變性能對于理論研究和實際生產都具有重要的意義。毛細管流變儀是表征高分子及其復合體系的流變性能最常用的流變儀器。

根據受力方式不同，高分子材料的流變行為可分為剪切流變行為、拉伸流變行為以及二者的組合。在剪切力場作用下，物料在輸運過程中速度梯度與輸運方向相互垂直，而在拉伸力場作用下，其速度梯度方向與輸運方向相同。

目前對于高分子材料剪切流變行為的測量與表征較多，最常用的測量方法為長毛細管法，其中毛細管的長徑比(長度和直徑之比)通常大于20。而在一些成型流場中拉伸流動占主導地位，如熔體紡絲、注塑成型、壓延成型等，但關于高分子材料拉伸流變行為的測量與表征卻較少。有些研究者利用零毛細管研究高分子材料的拉伸流變性能，所用零毛細管的長徑比小于0.5。與利用長毛細管測量物料的流變行為相比，利用零毛細管測量物料的流變行為可以使黏度變化、壁面滑移以及黏性發熱等因素對入口壓力降的影響降到最低。

利用長毛細管和零毛細管測量高分子材料流變行為的原理是：物料流經毛細管時的壓力降可以分為三部分，即毛細管入口區壓力降、物料在毛細管中的壓力降、毛細管出口壓力降，通常忽略毛細管出口壓力降。利用長毛細管測量流變參數時，物料在毛細管入口區的壓力降相對于在毛細管中的壓力降可以忽略，而只考慮物料在毛細管中的壓力降；利用零毛細管測量流變參數時，物料在毛細管中的壓力降相對于在毛細管入口區的壓力降可以忽略。通過測量并對比高分子材料流經長毛細管和零毛細管的壓降與流量數據，表征物料的拉伸流變性能。

測量高分子材料拉伸流變行為所采用的毛細管流變儀主要有兩種形式：單料筒式和雙料筒式。

一、單料筒式的毛細管流變儀的結構比較簡單，價格較低，但是一般實驗都需要測量高分子材料在多種長徑比的毛細管中的流變性能，這就需要多次更換毛細管，多次加料，這樣人為因素(如高分子材料壓實的疏密度等)的影響很大，而且如果被測量材料是復合體系，其填料的分散程度、含水率、空氣含量等不會完全相同，這樣勢必會使最終的結果造成較大的差異，使結果的可比性降低。

二、雙料筒式的毛細管流變儀與單料筒式的相比采用并聯式的結構，它是通過一個壓力元件對兩個料筒中的高分子材料施加壓力，因此測量時兩組毛細管中柱塞的位移是相同的。這種結構與單料筒相比，可以增大實驗的效率，而且可以保證測試條件相同，將實驗儀器所引起的偏差降低，然而由于這種結構比較復雜，儀器的價格也較高，而且在測量時每次需要添加兩組高分子材料，同樣會面臨與傳統的單料筒流變儀相同的問題：1、可能由于壓實的松緊度不同造成人為差異；2、如果被測量材料是復合體系，填料的分散程度、含水率、空氣含量等會使結果造成較大的差異，降低結果的可比性；由于以上因素的影響，使得現有毛細管流變儀的測量精度低，需要作進一步的提高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種毛細管流變儀及高分子材料流變性能測量方法，本發明可以同時測量高分子材料的剪切流變行為和拉伸流變行為，并且在測量高分子復合材料時可以避免人為因素的影響，減少分次測量時的誤差，提高測量的精度。

其技術方案如下。

一種毛細管流變儀，包括有料筒，在料筒的前端設有進料口，在料筒的后端設有出料口，在料筒內設有第一毛細管道、過料管道及第二毛細管道，進料口依次通過第一毛細管道、過料管道、第二毛細管道與出料口相通，過料管道的橫截面面積大于所述第一毛細管道及第二毛細管道橫截面面積。

下面對本發明進一步技術方案進行說明。

所述第一毛細管道的長徑比大于等于5，所述第二毛細管道的長徑比小于0.5。還可以改變高分子材料在第二毛細管道的入口角，以測量高分子材料的拉伸流變性能。

所述料筒包括第一半筒及第二半筒，在第一半筒、第二半筒的相對面分別設有第一半槽、第二半槽，第一半筒與第二半筒合攏后，第一半槽與第二半槽合攏并形成所述第一毛細管道及第二毛細管道。

還包括有第一緊固套及第二緊固套，第一緊固套及第二緊固套的橫斷面均呈半環形，第一緊固套與第二緊固套通過連接件連接并將所述第一半筒及第二半筒壓緊。

所述第一半筒與第二半筒之間設有相對的中部接觸面及外部相對面，中部接觸面相對于外部相對面更靠近所述第一半槽或第二半槽；所述第一半筒與第二半筒的中部接觸面相接觸，所述第一半筒與第二半筒的外部相對面相對應，且第一半筒的相對面與第二半筒的相對面之間存在間隙。