[發明專利]一種高分子材料體積、耗散角、松弛時間測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201711330611.2
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107941842A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 曾廣勝
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 任重,馮振寧

技術領域

本發明屬于高分子材料檢測領域，具體涉及一種高分子材料體積、耗散角、松弛時間測試裝置及方法。

背景技術

高分子材料是標準的粘彈性材料，其壓力P、溫度T、體積V之間的關系與小分子完全不一樣，呈具時間依賴性的非線性關系，目前，關于氣體的PVT狀態方程研究和測試比較多，但對于高分子材料的PVT測試方法和裝備還未有公開報導。

高分子材料及其溶液的松弛時間是影響其性能的關鍵因素，松弛時間除由材料本身的性能決定外，還跟外界溫度、濕度、作用速度、外加物理場強度以及種類等密切相關。

高分子材料與小分子材料相比，具有熔融溫度高（一般都高于100℃），兼具粘性和彈性，表觀粘度大，松弛時間長，變形（體積）與應力（壓力）呈滯后的非線性關系，即存在相位差，因此，要在高溫、高壓下測試高分子材料的體積、溫度、壓力關系曲線比較困難，特別是外加超聲波等物理場情況下，高分子材料的體積變化更加復雜，而材料的體積是由大量分子鏈占據一定的空間位置、達到平衡運動來實現的，因此，研究體積變化，也能夠揭示其分子運動機理和材料的物理特性。由于高分子材料的特殊性，目前市面上現有物理性質測試裝置大多不適合用來對高分子材料進行檢測，所得結果也存在誤差，導致其測試精度不高。

發明內容

為了克服現有技術問題，本發明提供了一種高分子材料體積、耗散角、松弛時間測試裝置。

本發明另一目的在于提供一種高分子材料體積、耗散角、松弛時間測試方法。

本發明的發明目的是通過以下技術方案實現：

一種高分子材料體積、耗散角、松弛時間測試裝置，包括：

設置于平臺上的容器，所述容器外表面設有加熱裝置；

與容器內壁相適配的活塞，所述活塞被設置為密封所述容器，所述活塞上設有排氣系統，所述活塞上部設有連接桿，所述連接桿一端與活塞固定連接；

驅動裝置，所述驅動裝置設置于連接桿另一端，所述驅動裝置驅動連接桿實現活塞在容器內的上下運動；

測量裝置，所述測量裝置包括與所述容器設置于同一平臺上的測量尺和設置于測量尺上滑塊，所述滑塊通過導桿與連接桿連接，所述滑塊隨活塞上下運動在所述測量尺上運動，用于測量和采集活塞的位移；

設置在活塞上或者容器上的傳感器，其被設置為實時采集和監控被測物料的壓力和溫度。

進一步地，本發明在一密閉容器內，裝滿高分子材料，加熱使材料熔融，然后排出多余的氣體，通過柱塞擠壓，給材料緩慢施加一定的壓力，然后測量該狀態下材料的壓力P、溫度T、和體積V，改變溫度或壓力，記錄不同溫度、不同壓力下的物料的體積變化值，作出PVT曲線圖，可用于研究高分子材料在不同溫度和壓力下的體積變化，定性分析該狀態下的分子鏈運動狀態。

在一定溫度下，給材料以一定的速度施加一個壓力，物料壓力由零增加到設定值，記錄物料壓力、體積變化與時間的關系曲線，改變壓力變化速度，記錄不同壓力速度下的體積變化，從而可以得到不同速度下，物料體積隨壓力的變化曲線，通過對比體積變化與應力變化的滯后時間，得到物料對應力反應時間，可間接計算出材料的耗散角和松弛時間。

在一定溫度、一定壓力下，對物料施加一定強度的外加物理場，如超聲波、電磁波、射線等，變化物理場強度，記錄體積變化，則可以得到不同物理場強度下，高分子材料體積變化曲線。

進一步地，所述加熱裝置的加熱方式包括電阻加熱、電磁加熱、紅外加熱、水浴加熱或油浴加熱。

進一步地，所述容器材質為金屬、陶瓷或玻璃。

進一步地，所述排氣系統為排氣閥。

進一步地，所述測量尺包括光柵尺、標尺或鐳射測量尺。

進一步地，所述容器形狀為圓柱形、方形或橢圓形。

進一步地，所述驅動裝置為液壓油缸或氣缸。

進一步地，所述測試裝置還包括超聲波發生器，所述超聲波發生器設置在容器上或者活塞上，其被設置為對被測物料施加超聲波。

本發明還提供一種用于所述高分子材料體積、耗散角、松弛時間測試裝置的測試方法， 包括以下步驟：

第一步，首先稱取一定質量的物料，加入容器中，加熱裝置啟動，對物料加熱，使其熔融成熔體；

第二步，啟動驅動裝置，活塞經驅動向下移動，打開排氣系統，待活塞下降到熔體表面與熔體接觸時，關閉驅動裝置，關閉排氣系統，采集物料溫度、壓力、位移等初始數據；

第三步，啟動驅動裝置，使活塞繼續下降，給物料熔體壓力，采集物料壓力、溫度、位移數據；其中，