[發明專利]一種測定敏感性藥料流變性能的方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210384181.3
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102854093A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王建;陳晉南;彭炯
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N11/04
• 分類號: G01N11/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種測定敏感性藥料流變性能的方法及其裝置，屬于材料測試技術領域。

背景技術

材料的流變性能反映了在一定溫度條件下材料的黏度隨剪切速率的變化關系，研究火藥等這些特殊敏感性材料的流變性能對指導這些材料的加工成型具有重要的作用，其流變數據不但可以準確反映材料的性能特征，還能夠用于數值計算，進而指導相關設備設計和工藝條件設置。

同火藥等這些特殊敏感性藥料相比，聚合物等高分子材料在加工溫度和壓力下流動性好，容易實現其流變性能的檢測。相比之下，敏感性藥料流變性能的測試則很困難。一方面，在雜質滲入、溫度、壓力或負荷超過工藝規定上限等多方面因素的影響下，都極有可能引發燃燒、爆炸，威脅人身財產安全。另一方面，由于火藥等敏感性藥料本身具有組分多樣、黏稠度大、流動性很差的特點，在溫度和壓力不能高過安全臨界值的情況下，用柱塞對其加壓時，容易引起壓力的波動，對壓力檢測的精度有很大影響。因此，需要一種適合于火藥等敏感性藥料流變性能的測試方法及其裝置。

流變儀是用來測定聚合物、懸浮液、乳液、涂料等材料的流變性能的儀器，種類包括旋轉流變儀、毛細管流變儀、轉矩流變儀等等。毛細管流變儀是目前發展最成熟、應用最廣的一種流變測量儀器，具有操作簡單、測量范圍廣等優點。如果能夠利用毛細管流變儀的原理測定出火藥等敏感性藥料的流變性能，則可推動敏感性藥料加工領域技術的發展。

發明內容

針對火藥等敏感性藥料的流變性能難以利用常規方法進行測試的問題，本發明的目的在于提供一種利用毛細管測定敏感性藥料流變性能的方法及其裝置，能夠在安全條件下得到所測敏感性藥料的流變性能，相關流變數據可用以幫助這些敏感性藥料制造業中設備結構的設計和加工工藝條件的優化。

本發明一種測定敏感性藥料流變性能的方法的技術方案采用了由料筒、柱塞、毛細管、加熱系統、傳動系統、壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、數據采集系統和遠程控制系統組成的裝置，具體步驟如下：

1）測試前在料筒內壁涂潤滑油等潤滑物；

2）將毛細管安裝在料筒下端，將被測藥料制成小顆粒或粉末狀，稱取一定質量放入料筒內，通過加熱系統進行預熱，溫度設定不得高于藥料臨界安全溫度，預熱到設定溫度后再保溫，保溫時間以使藥料溫度達到測試溫度并保持穩定為止；

3）根據藥料質量除以密度計算出藥料體積，再根據料筒尺寸計算出實際藥料被壓實后在料筒中所占的高度，按此高度設定柱塞最終移動到的預壓位置，通過遠程控制系統控制傳動系統使柱塞下移進入料筒，在壓緊藥料過程中反復上下移動多次，最后停留在預壓位置5分鐘以上；

4）通過遠程控制系統控制傳動系統使柱塞上移一定位移1至2mm，然后開始以一定速率下移加壓，使部分藥料擠出毛細管出口一小段后的位置停止加壓，停留2分鐘以上；

5）正式測試開始，通過遠程控制系統控制傳動系統使柱塞以設定的測試速率加壓，將80%的藥料擠出料筒時結束加壓，完成一次測試，可通過80%的藥料質量除以密度計算出體積，再根據料筒尺寸計算得到柱塞行程；測試過程中通過壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器和數據采集系統適時采集記錄時間、位移、壓力、溫度等數據，通過測試速率、柱塞端頭面積和毛細管直徑，計算表觀剪切速率，通過壓力和毛細管尺寸計算表觀剪切應力；過程中如果溫度或壓力超過藥料的臨界安全溫度或壓力值時，遠程控制系統控制傳動系統使柱塞迅速移出料筒，及時停機；

6）一次測試結束，遠程控制系統控制傳動系統使柱塞移出料筒，清理毛細管和料筒中剩下的藥料；

7）更換不同長徑比的毛細管、改變柱塞移動速率、測試溫度，重復以上測試過程，可以得到不同測試溫度和測試速率條件下的表觀剪切速率和表觀剪切應力，統計實驗數據，校正表觀剪切應力得到修正剪切應力，校正表觀剪切速率得到修正剪切速率，修正剪切應力除以修正剪切速率即為黏度，可繪制不同溫度的黏度—修正剪切速率關系曲線即為被測物料的流變曲線。