[發明專利]一種粘性耗散測量裝置及其測量方法

無效

• 申請號: 201210047120.8
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102590032A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 徐斌;蔡勇;張璐璐;戴強;余家欣
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及聚合物流變學測試領域，特別是涉及一種微尺度聚合物熔體穩態擠出流動粘性耗散測量裝置及其測量方法。

背景技術

粘性耗散是聚合物熔體擠出流動過程中固有的物理現象。流體在流動過程中由粘性摩擦力所引起的機械能轉換成熱能，它將直接影響流體流動過程中的溫度變化。傳統擠出過程中粘性耗散被忽略。在微尺度范圍內，粘性耗散很明顯，進而影響熔體的流變特性，需對粘性耗散進行測量。一方面由于尺度微小，產生的熱量較少，用傳統金屬口模測量時部分熱量被口模帶走，導致測量精度不高。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中采用接觸式溫度測量導致測量精度不高的問題，提供一種粘性耗散裝置及其測量方法，該裝置及其方法針對微尺度聚合物熔體穩態擠出流動粘性耗散測量，利用了新型的毛細管口模設計，使熔體粘性耗散作用所產生的熱量不被毛細管口模帶走，從而在測量粘性耗散平均溫升時精度更高。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種粘性耗散測量裝置,包括流變儀料筒、毛細管口模、溫度傳感器一、溫度傳感器二、固定裝置一、固定裝置二和數據采集系統，其中流變儀料筒為兩個，左右設置，每個流變儀料筒上分別設置有一個出口，毛細管口模和溫度傳感器一通過固定裝置一固定在左側出口處，溫度傳感器二通過固定裝置二固定在右側出口處，溫度傳感器一和溫度傳感器二通過數據線分別與數據采集系統連接，所述毛細管口模中心圓孔的周邊開設有環形槽，且環形槽的開口向下設置。擠出的聚合物熔體在壓力的作用下，將毛細管口模的環形槽充填滿，利用擠出聚合物熔體填充環形槽，由于聚合物熔體低導熱率，可以減少粘性耗散熱量損失，從而提高粘性耗散溫升測量精度。而且，上述毛細管口模可以根據測量的需要進行適時更換。

在上述技術方案中，所述固定裝置一包括外六方口模托一、開口頂套、固定套和底座一，其中外六方口模托一為上下開口的中空結構，通過螺紋連接在左側流變儀料筒開口處的內壁上，毛細管口模下端壓在外六方口模托一的頂部，底座一通過螺紋連接在外六方口模托一的下端，固定套中空且其下端連接在底座一上，溫度傳感器一的上端頂在固定套的內部頂端且溫度傳感器一的檢測部位穿過固定套頂端開設的開孔，開口頂套的上端頂在溫度傳感器一上，下端置于底座一上。由于外六方口模托一與流變儀料筒的圓心重合，這樣保證裝在外六方口模托一上的微型溫度傳感器一檢測部位與毛細管口模中心對中。

在上述技術方案中，外六方口模托一的底面與底座一接觸的部位設置有調整墊片。在底座一與外六方口模托一的底面之間的接觸部位安裝有調整墊片，可調整微型溫度傳感器一檢測部位與毛細管口模出口處之間的距離以便測量不同尺度的口模粘性耗散。

在上述技術方案中，所述溫度傳感器一的檢測部位為圓平面，測量的溫度為毛細管口模出口處熔體的平均溫度。

在上述技術方案中，所述固定裝置二包括外六方口模托二、一個開口頂套和底座二，所述外六方口模托二通過螺紋連接在右側流變儀料筒開口處的內壁上，其中溫度傳感器二上端頂在外六方口模托二的內部頂端且溫度傳感器二的檢測部位穿過外六方口模托二頂端開設的開孔，底座二連接在外六方口模托二底端，開口頂套下端置于底座二上，上端頂在溫度傳感器二上。

上述一種粘性耗散測量裝置的測量方法，包括下列步驟：

a、首先在兩個流變儀料筒中裝入聚合物顆粒，采用流變儀的溫控系統塑化并保持聚合物熔體溫度恒定，并在流變儀上設定剪切速率；

b、左側流變儀料筒中的熔體由活塞桿擠壓而從毛細管口模中心圓孔流出，直接接觸微型溫度傳感器一的檢測部位；

c、右側流變儀料筒中熔體保持靜止狀態；

d、毛細管口模中熔體穩態流動時粘性耗散產生的熱量向毛細管口模傳遞使毛細管口模溫度升高，此外，擠出的聚合物熔體在壓力的作用下，將毛細管口模的環形槽充填滿；

e、當熔體和毛細管口模壁面之間熱交換達到平衡時進行粘性耗散溫升測量，溫度傳感器一和溫度傳感器二將所測的數據傳送至數據采集系統，溫度傳感器一和溫度傳感器二之間測量的溫度差既是由粘性耗散引起的溫升。?

從上述本發明的各項技術特征可以看出，其優點是：采用新型毛細管口模設計結構，在毛細管口模中心圓孔的周邊開設環槽，由于環槽聚合物熔體的隔熱作用，導致熔體粘性耗散作用所產生的熱量不被口模帶走，采用該口模測量粘性耗散平均溫升時精度更高。

???附圖說明

???????圖1是本發明測量裝置及其原理示意圖；

圖2是本發明毛細管口模結構示意圖；