低温伸展流变仪及高分子薄膜低温性能测试的方法技术

技术编号:18201139 阅读:40 留言:0更新日期:2018-06-13 05:05
本发明专利技术提供了一种低温伸展流变仪,包括:样品腔,设置在样品腔内的双辊夹具;设置在样品腔外部的冷却腔;设置在冷却腔外部的真空腔;与所述第一辊夹具相连,驱动所述第一辊夹具转动的第一电机;与所述第二辊夹具相连,驱动所述第二辊夹具转动的第二电机;设置在第一辊夹具和第一电机之间的扭矩传感器;力学控制系统;测温仪;与所述第一电机相连的第一电机驱动器,与所述第二电机相连的第二电机驱动器;通过运动控制器控制第一电机驱动器和第二电机驱动器的电机控制系统。本发明专利技术还提供了一种高分子薄膜低温性能测试方法。本发明专利技术提供的低温伸展流变仪可以联合X射线散射使用,原位研究高分子薄膜拉伸过程中结构演化行为与低温使用性能的关系。

【技术实现步骤摘要】
低温伸展流变仪及高分子薄膜低温性能测试的方法
本专利技术属于有高分子薄膜性能测试
,尤其涉及一种低温伸展流变仪及高分子薄膜低温性能测试的方法。
技术介绍
玻璃化转变温度是高分子材料的重要参数之一,一些典型的高分子材料如橡胶,往往玻璃化转变温度非常低,而理论上玻璃化转变温度是其使用的最低临界温度,据调研,鲜有低温下拉伸诱导橡胶结晶的报道;另一方面由于高分子材料的一些苛刻使用方式,如高空飞行的飞机的窗体密封胶、探月车的轮胎和南极科考队员的服饰,均涉及低温下的使用性能,以飞机窗体密封材料为例,如若选择不当,低温下发生结晶,则会丧失密封性能,造成不可估量的损失。显然,研制与结构检测实验站联用的低温伸展流变仪是首要任务。虽然有关流动场诱导结晶已有大量积累,但是大都用于研究半晶高分子,如聚乙烯和聚丙烯等,而对于一些常见的合成橡胶而言,结晶温度往往在零下几十度附近,研究低温拉伸诱导橡胶结晶的原位研究至今还未见有报道。针对薄膜拉伸中结构演化行为与最终使用性能的关系。总结出它们在薄膜拉伸中的规律,比较不同高分子材料拉伸行为、结构演化动力学和形态的差异,揭示低温下高分子薄膜的物理问题并提出解决思路和方案。因此,目前急需研究一种能够对高分子薄膜低温性能进行测试的低温伸展流变仪。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种低温伸展流变仪及高分子薄膜低温性能测试的方法,本专利技术提供的低温伸展流变仪可模拟低温的苛刻环境,揭示低温条件下薄膜结构演化行为和使用性能的关系。本专利技术提供了一种低温伸展流变仪,包括:样品腔,设置在样品腔内的双辊夹具,所述双辊夹具包括第一辊夹具和第二辊夹具;设置在样品腔外部的冷却腔,所述冷却腔与冷源相连通;设置在冷却腔外部的真空腔,所述真空腔与抽真空装置相连;与所述第一辊夹具相连,驱动所述第一辊夹具转动的第一电机;与所述第二辊夹具相连,驱动所述第二辊夹具转动的第二电机;设置在第一辊夹具和第一电机之间的扭矩传感器;通过数据采集卡采集所述扭矩传感器产生的电压信号并将所述电压信号转换为力学信号的力学控制系统;设置在所述样品腔内的测温仪;与所述第一电机相连的第一电机驱动器,与所述第二电机相连的第二电机驱动器;通过运动控制器控制第一电机驱动器和第二电机驱动器的电机控制系统。优选的,所述样品腔包括样品腔体和与所述样品腔体对应设置的密封盖;所述冷却腔包括冷却腔体和与所述冷却腔体对应设置的密封盖。优选的,所述样品腔体和冷却腔体一体成型。优选的,所述冷源为自增压液氮罐,所述自增压液氮罐通过液氮电磁阀与所述冷却腔的冷却介质入口相通。优选的,所述真空腔的上表面设置有第一X射线透过窗口,下表面设置有第二X射线透过窗口;所述样品腔的上表面设置有第三X射线透过窗口,下表面设置有第四X射线透过窗口;所述第一X射线透过窗口、第二X射线透过窗口、第三X射线透过窗口和第四X射线透过窗口与待测样品的中心位置位于同一条直线。优选的,还包括用于对第一X射线透过窗口除水的除水装置。优选的,所述除水装置为风扇。本专利技术还提供了一种高分子薄膜低温性能测试方法,包括:将高分子薄膜夹紧于上述技术方案所述的低温伸展流变仪的双辊夹具中,开启冷源进行降温至预定温度,开启第一电机和第二电机使第一辊夹具和第二辊夹具反向转动使所述高分子薄膜进行拉伸,原位获得所述高分子薄膜的低温性能。本专利技术还提供了一种高分子薄膜低温性能测试方法,包括:将高分子薄膜夹紧于上述技术方案所述的低温伸展流变仪的双辊夹具中,开启冷源进行降温至预定温度,开启X射线使其透过第一X射线透过窗口、第二X射线透过窗口、第三X射线透过窗口和第四X射线对所述高分子薄膜进行照射,同时开启第一电机和第二电机使第一辊夹具和第二辊夹具反向转动使所述高分子薄膜进行拉伸,原位获得所述高分子薄膜的低温性能。本专利技术提供的低温伸展流变仪可单独使用,通过冷源对薄膜样品进行降温至所需低温,模拟超低温极限环境下薄膜样品的耐寒性能,同时通过第一辊夹具和第二辊夹具的同时方向转动实现对薄膜样品的应变速率的精确控制,采集拉伸过程中扭矩的变化,原位检测低温拉伸过程中的高分子薄膜结构演化,探索高分子材料的低温使用性能。本专利技术提供的低温伸展流变仪也可以联合X射线散射使用,其与同步辐射宽角X射线散射实验站联用,原位研究高分子薄膜拉伸过程中结构演化行为与低温使用性能的关系。本专利技术提供的低温伸展流变仪采用单轴辊拉的方式对薄膜样品进行拉伸,拉伸过程中始终拉伸两辊之间的部分,对于中心位置即X射线通过位置可保证一直处于拉伸状态,可不受应变大小的限制,拉伸至断裂,用于实验室中模拟低温下高分子薄膜拉伸的真实使用环境;本专利技术提供的低温伸展流变仪拉伸温度最低可降至-150℃,且降温速率可调,温度均匀并恒定;本专利技术提供的低温流变仪可以实现对薄膜样品的精确控温,且能实现薄膜样品表面温度的均匀性;本专利技术提供的低温拉伸流变仪扭矩量程范围大,具有多通道实时数据采集等特点,可以得到薄膜样品的形态结构信息如结晶度、取向度及流变信息(扭矩变化),获得外场参数与薄膜结构演化的关系。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的低温伸展流变仪的三维效果图;图2是本专利技术提供的低温伸展流变仪的三维剖视效果图;图3是本专利技术实施例提供的低温伸展流变仪的样品腔和冷却腔的三维效果图;图4是本专利技术中实施例中聚甲基乙烯基硅氧烷样品在温度-50℃,应变速率为0.0053s-1时的宽角X射线衍射花样;图5是本专利技术实施例中聚甲基乙烯基硅氧烷样品应力-应变曲线与宽角X射线衍射花样的对应图;图6是本专利技术实施例中聚甲基乙烯基硅氧烷样品乙烯基硅橡胶(111)晶面衍射峰位置强度随应变变化图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种低温伸展流变仪,包括:样品腔,设置在样品腔内的双辊夹具,所述双辊夹具包括第一辊夹具和第二辊夹具;设置在样品腔外部的冷却腔,所述冷却腔与冷源相连通;设置在冷却腔外部的真空腔,所述真空腔与抽真空装置相连;与所述第一辊夹具相连,驱动所述第一辊夹具转动的第一电机;与所述第二辊夹具相连,驱动所述第二辊夹具转动的第二电机;设置在第一辊夹具和第一电机之间的扭矩传感器;通过数据采集卡采集所述扭矩传感器获得的电压信号并将所述电压信号转换为力学信号的力学控制系统;设置在所述样品腔内的测温仪;与所述第一电机相连的第一电机驱动器,与所述第二电机相连的第二电机驱动器;通过运动控制器控制第一电机驱动器和第二电机驱动器的电机控制系统。参见图1和图2,图1是本专利技术提供的低温伸展流变仪的三维效果图,图2是本专利技术提供的低温伸展流变仪的三维剖视效果图。其中,1是样品腔,2是冷却腔,3是真空腔,4是第一电机,5是第二电机,6是扭矩传感器,7是X射线光源。本专利技术提供的低温伸展本文档来自技高网...
低温伸展流变仪及高分子薄膜低温性能测试的方法

【技术保护点】
一种低温伸展流变仪,其特征在于,包括:样品腔,设置在样品腔内的双辊夹具,所述双辊夹具包括第一辊夹具和第二辊夹具;设置在样品腔外部的冷却腔,所述冷却腔与冷源相连通;设置在冷却腔外部的真空腔,所述真空腔与抽真空装置相连;与所述第一辊夹具相连,驱动所述第一辊夹具转动的第一电机;与所述第二辊夹具相连,驱动所述第二辊夹具转动的第二电机;设置在第一辊夹具和第一电机之间的扭矩传感器;通过数据采集卡采集所述扭矩传感器产生的电压信号并将所述电压信号转换为力学信号的力学控制系统;设置在所述样品腔内的测温仪;与所述第一电机相连的第一电机驱动器,与所述第二电机相连的第二电机驱动器;通过运动控制器控制第一电机驱动器和第二电机驱动器的电机控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种低温伸展流变仪,其特征在于,包括:样品腔,设置在样品腔内的双辊夹具,所述双辊夹具包括第一辊夹具和第二辊夹具;设置在样品腔外部的冷却腔,所述冷却腔与冷源相连通;设置在冷却腔外部的真空腔,所述真空腔与抽真空装置相连;与所述第一辊夹具相连,驱动所述第一辊夹具转动的第一电机;与所述第二辊夹具相连,驱动所述第二辊夹具转动的第二电机;设置在第一辊夹具和第一电机之间的扭矩传感器;通过数据采集卡采集所述扭矩传感器产生的电压信号并将所述电压信号转换为力学信号的力学控制系统;设置在所述样品腔内的测温仪;与所述第一电机相连的第一电机驱动器,与所述第二电机相连的第二电机驱动器;通过运动控制器控制第一电机驱动器和第二电机驱动器的电机控制系统。2.根据权利要求1所述的低温伸展流变仪,其特征在于,所述样品腔包括样品腔体和与所述样品腔体对应设置的密封盖;所述冷却腔包括冷却腔体和与所述冷却腔体对应设置的密封盖。3.根据权利要求2所述的低温伸展流变仪,其特征在于,所述样品腔体和冷却腔体一体成型。4.根据权利要求1所述的低温伸展流变仪,其特征在于,所述冷源为自增压液氮罐,所述自增压液氮罐通过液氮电磁阀与所述冷却腔的冷却介质入口相通。5.根据权利要求1所述的低温伸展流变仪,其特征在于,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:李良彬陈品章张前磊林元菲孟令蒲
申请(专利权)人:中国科学技术大学
类型:发明
国别省市:安徽,34

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