一種在線測(cè)量聚合物熔體流變參數(shù)的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高分子材料成型加工領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種在線測(cè)量聚合物烙體流變參 數(shù)的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物的流變性能是檢測(cè)最終產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，通過對(duì)聚合物材料 流變參數(shù)進(jìn)行科學(xué)測(cè)量，有助于了解聚合物的流變行為，從而獲得優(yōu)良的擠出物性能。毛細(xì) 管流變儀是目前發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的表征聚合物流變性能的儀器，它不僅能夠測(cè)量 聚合物的剪切黏度，還能表征聚合物的擠出行為，進(jìn)而研究聚合物的黏彈性行為。然而，雖 然傳統(tǒng)的離線流變儀能夠測(cè)量各種流變數(shù)據(jù)并且對(duì)聚合物加工提供必要的理論基礎(chǔ)，但其 測(cè)量結(jié)果與實(shí)際加工環(huán)境還是有所差別，用其來指導(dǎo)實(shí)際加工過程存在著較大的差異性， 因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聚合物的生產(chǎn)制造受到人們?cè)絹碓綇V泛的重視，其中，在線流變儀作為一種 衡量生產(chǎn)加工過程中聚合物烙體流動(dòng)性的工具有著廣闊的前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種在線測(cè)量聚合物烙 體流變參數(shù)的裝置及方法；能直接用于生產(chǎn)線加工設(shè)備中真實(shí)反映烙體黏度隨剪切速率的 變化規(guī)律，克服現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量結(jié)果與實(shí)際加工環(huán)境因存在差別所帶來的問題。
[0004] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 一種在線測(cè)量聚合物烙體流變參數(shù)的裝置，該裝置包括溫度控制裝置10,溫度控 制裝置10的殼體內(nèi)具有一儲(chǔ)料室8 ;該儲(chǔ)料室8的上方為設(shè)有活塞9的活塞段，儲(chǔ)料室8的 下方為聚合物烙體擠出段，在擠出段內(nèi)自上而下依次設(shè)置有多個(gè)相互間隔的毛細(xì)管口模； 在各個(gè)毛細(xì)管口模6的入口處分別安裝有壓力傳感器4 ;在溫度控制裝置10的端部設(shè)有用 于固定毛細(xì)管口模6的固定塊5。
[0006] 該儲(chǔ)料室8通過烙體累3連接擠出機(jī)的烙融塑化段，烙體累3從擠出機(jī)烙融塑化 段將聚合物烙體引入到儲(chǔ)料室8內(nèi)，通過活塞9的擠壓，使儲(chǔ)料室8中的聚合物烙體依次從 多個(gè)毛細(xì)管口模6中擠出。
[0007] 所述多個(gè)毛細(xì)管口模6為3個(gè)直徑相同、長(zhǎng)徑不同的毛細(xì)管口模。
[000引所述活塞9的上部桿體為滾珠絲桿12,上部桿體的端部通過齒輪15、13連接伺服 電機(jī)14,伺服電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在滾珠絲桿12的作用下活塞9向上或者向下運(yùn)行。在滾珠絲 桿12的下段設(shè)有用于檢測(cè)活塞9下行速度的位移速度傳感器11。
[0009] 在對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)料室8的溫度控制裝置10殼體上設(shè)置有溫度傳感器7。
[0010] 在擠出機(jī)的殼體上設(shè)有烙融塑化段溫度傳感器1。
[0011] 擠出機(jī)烙融塑化段通過管路連接烙體累3,該管路上設(shè)有控制閥2。
[0012] 采用上述裝置在線測(cè)量聚合物烙體流變參數(shù)的方法如：
[0013] 步驟一、開啟溫度控制裝置10,直至溫度傳感器7的讀數(shù)與擠出機(jī)烙融塑化段溫 度傳感器1的讀數(shù)相同；
[0014] 步驟二、開啟控制閥2,烙體累3將擠出機(jī)烙融塑化段內(nèi)的聚合物烙體引入儲(chǔ)料室 8內(nèi)；
[0015] 步驟=、開啟伺服電機(jī)14,控制活塞9下行速度，活塞9將儲(chǔ)料室8內(nèi)的烙體從毛 細(xì)管口模6擠出；
[0016] 步驟四、利用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)采集卡采集到的各個(gè)毛細(xì)管口模6的入口處的聚合物 烙體壓力數(shù)據(jù)、活塞位移速度數(shù)據(jù)、擠出機(jī)烙融塑化段的聚合物烙體溫度數(shù)據(jù)和儲(chǔ)料室8 內(nèi)的聚合物烙體溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行Bagley和Rabinowitsch校正，獲得聚 合物烙體的流變性能參數(shù)；
[0017] 步驟五、將測(cè)量的流變性能參數(shù)與擠出機(jī)中數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比，然后反饋到擠出機(jī) 控制系統(tǒng)上，進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0018] 所述步驟=中，控制活塞9下行速度，通過位移速度傳感器11測(cè)量活塞9速度，從 而獲得計(jì)算毛細(xì)管口模6管壁處的剪切速率，通過壓力傳感器4測(cè)量毛細(xì)管口模兩端的壓 力降，從而計(jì)算毛細(xì)管管壁處的剪切應(yīng)力。
[0019] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0020] 1、采用S個(gè)毛細(xì)管口模在線測(cè)量，無需更換毛細(xì)管口模便可進(jìn)行Bagl巧矯正，能 夠同時(shí)測(cè)量=個(gè)剪切粘度值并對(duì)=個(gè)值取平均值作為最終測(cè)量值，減少試驗(yàn)誤差的影響。
[0021] 2、可利用Cogswell方法研究聚合物烙體的瞬時(shí)拉伸黏度。
[0022] 3、在線裝置與擠出機(jī)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)控制。
[0023] 4、可更換毛細(xì)管口模來進(jìn)行聚合物烙體壁滑移現(xiàn)象研究。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2是毛細(xì)管口模的局部放大示意圖。
[0026] 圖3是聚合物烙體流變參數(shù)測(cè)量框圖；
[0027] 圖中；V-活塞速度；A P-壓力降；L/D-長(zhǎng)徑比；表觀剪切速率；一真實(shí) 剪切速率；T，一真實(shí)剪切應(yīng)力；II，一真實(shí)剪切黏度；Pg-拉伸速率；rU-拉伸黏度；U,-壁滑移速度。
【具體實(shí)施方式】
[002引下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0029] 實(shí)施例
[0030] 如圖1至3所示。本發(fā)明在線測(cè)量聚合物烙體流變參數(shù)的裝置，該裝置包括溫度 控制裝置10,溫度控制裝置10的殼體內(nèi)具有一儲(chǔ)料室8 ;該儲(chǔ)料室8的上方為設(shè)有活塞9 的活塞段，儲(chǔ)料室8的下方為聚合物烙體擠出段，在擠出段內(nèi)自上而下依次設(shè)置有多個(gè)相 互間隔的毛細(xì)管口模；在各個(gè)毛細(xì)管口模6的入口處分別安裝有壓力傳感器4 ;
[0031] 該儲(chǔ)料室8通過烙體累3連接擠出機(jī)的烙融塑化段，烙體累3從擠出機(jī)烙融塑化 段將聚合物烙體引入到儲(chǔ)料室8內(nèi)，通過活塞9的擠壓，使儲(chǔ)料室8中的聚合物烙體依次從 多個(gè)毛細(xì)管口模6中擠出。
[0032] 所述多個(gè)毛細(xì)管口模6為3個(gè)直徑相同、長(zhǎng)徑不同的毛細(xì)管口模。
[0033] 所述活塞9的上部桿體為滾珠絲桿12,上部桿體的端部通過齒輪15、13連接伺服 電機(jī)14,伺服電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在滾珠絲桿12的作用下活塞9向上或者向下運(yùn)行。
[0034] 在滾珠絲桿12的下段設(shè)有用于檢測(cè)活塞9下行速度的位移速度傳感器11。
[0035] 在溫度控制裝置10的端部設(shè)有用于固定毛細(xì)管口模6的固定塊5。
[0036] 在對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)料室8的溫度控制裝置10殼體上設(shè)置有溫度傳感器7。
[0037] 在擠出機(jī)的殼體上設(shè)有烙融塑化段溫度傳感器1。
[003引擠出機(jī)烙融塑化段通過管路連接烙體累3,該管路上設(shè)有控制閥2。
[0039]