本发明专利技术涉及对纤维材料和薄膜材料在不同温度和拉伸状态下进行红外光谱测试时使用的红外光谱仪上的微型拉伸仪。本发明专利技术是在一底座上安装内部带有耐高温直线导轨和样品夹具的加热室、带有直线位移数显尺的直线导轨，并且在直线导轨上安装带有穿入加热室内，与样品夹具座相连接的推拉杆的等速双向拉伸机构，以及一穿过等速双向拉伸机构底部，并与固定在等速双向拉伸机构的两块底板底部上的带有螺扣的固定块的螺扣相吻合的双向螺杆；双向螺杆通过与快速移动机构及减速机的轴套连接，并通过温度控制装置、直线运动速度控制－显示装置、直线位移控制显示装置、应力传感器显示装置的控制，在实现对样品的加热保温－恒温的同时对样品进行拉伸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料样品的变温动态红外光谱测试设备，尤其涉及对 纤维材料和薄膜材料在不同温度和拉伸状态下进行红外光谱测试时使用的红 外光谱仪上的微型拉伸仪。
技术介绍
现有各种红外光谱测试设备是在室温或变温(室温以下或室温以上)状 态下对样品进行结构变化测试。而现有各种样品的力学测试设备(如美国INSTRON公司生产的拉伸仪)只能提供样品的力学性能(如模量、断裂伸长率 和应力-应变曲线)等而不能同时对样品进行结构变化分析，即样品的力学性 能变化和结构变化是分开进行的。然而，随着材料科学技术的发展，迫切需 要对样品进行力学测试的同时了解样品结构变化。如何将这两者有机地结合 在一起满足材料研究，尤其是满足高分子材料研究需要是一件值得研究的问 题。从广义上讲，凡是在样品结构状态变化过程中(如化学变化，变温过程， 拉伸形变等)进行在位红外光谱测量，均属于动态红外光谱范畴。但常常在 文献中动态红外光谱专指在应力作用下高分子材料的结构和取向的变化。在 这种测量中，把特制的小型拉伸机放在红外光谱仪的样品池内，这样就可以 在样品拉伸过程或应力作用下连续测量红外光谱。以前使用的静态测量方法， 只能得到样品拉伸至某一阶段后处于平衡状态的分子结构信息，而与测量的 应力-应变曲线不能很好地对应；而使用动态测量，则可以获得高分子材料在 拉伸过程中每一瞬间的分子结构和取向信息，并与测量的应力-应变有着更直 接的关系。动态红外光谱广泛用于研究高分子材料在应力作用下的形变过程、 结构变化、取向驰豫以及断裂机理等。文献报道的动态红外光谱测量用小型拉伸机的设计和结构如 H. W. Siesler, FOURIER TRANSFORM IFRARED (FTIR) SPECTROSCOPY IN POLYMERRESEARCH, Journal of Molecular Structure, 59(1980) 15 37。 R. P. Wool and W. 0. Statton, Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition, vol. 12, 1575 1586 (1974), Dynamic Polarized Infrared Studies of Stress Relaxation Cre印in Polypropylene。沈德言，"红外光谱法在高分子研究 中的应用"，科学出版社，北京，1982。上述动态红外光谱测量用小型拉伸机 的结构各不相同，有的采用立式结构，有的采用卧式结构，外观五花八门。 这些小型拉伸机都是为配合某种特定的红外光谱仪而定做的，大多采用圆柱 导轨-丝杆机械移动的开放式框架结构(见附图1)，不能加热保温-恒温，只 能在常温下进行红外光谱测试。其外形尺寸和体积都较大，而市售商品红外 光谱仪样品池空间狭小，容纳不下。这类拉伸机只能用于前述的特种红外光 谱仪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决微型拉伸仪怎样与普通市售红外光谱仪有机地结 合的问题，即在不改变现有红外光谱仪的任何结构，特别是样品池结构的前 提下，提供一种用在红外光谱仪上的微型拉伸仪，将该微型拉伸仪放入红外 光谱仪的样品池狭小的空间中直接使用，在实现对样品的加热保温-恒温的同 时对样品进行拉伸。目前商品化的红外光谱仪的样品池形状为长方体或正方体，其上下左右 前后6个面中，左右两个面为红外光束的发出和接收位置，而后面和下面本 身是光谱仪的一部分，不可拆分更不能占用。只剩下前面和上面可作为自由 空间。这样，微型拉伸仪只能向上面伸展(立式结构)或前面伸展(卧式结 构)。考虑到商品红外光谱仪样品池中，红外光束的发出和接收中心连线到后 面的距离大多比到下面的距离更远，为了充分利用样品池仅存的狭小空间， 本专利技术采用直线导轨板式紧凑结构和卧式单轴双向等距拉伸方式，以获得最 大拉伸幅度并使样品的被测位置保持不变。本专利技术的用在红外光谱仪上的微型拉伸仪由加热室、等速双向拉伸机构、 温度传感器、温度控制-显示装置、加热窒内耐高温直线导轨、加热室外直线 导轨、应力传感器、应力传感器显示装置、盐片、样品夹具、夹具座、隔热 柱、直线运动速度控制-显示装置、直线位移数显尺、直线位移控制-显示装置、双向螺杆、电机减速驱动装置、快速移动机构、电控箱、底板、推拉杆和减 速机等构成。一加热室和带有直线位移数显尺的直线导轨固定在一底座上，且直线导 轨位于加热室下方；在加热室下方的直线导轨上有等速双向拉伸机构的两块 底板， 一穿过等速双向拉伸机构两块底板底部的一双向螺杆的一端置于底座 上的双向螺杆固定装置中，另一端穿过一减速机的轴套直接与快速移动机构 连接， 一电机减速驱动装置通过齿轮与减速机的齿轮相连接，且双向螺杆分 别穿过固定在等速双向拉伸机构的两块底板底部上的带有螺扣的固定块，并 且双向螺杆上的螺纹与固定块上的螺扣相吻合；所述的等速双向拉伸机构的一底板垂直连接有一安装推拉杆的挡板，该 推拉杆的一端上安装有隔热柱，隔热柱与应力传感器相连，该推拉杆的另一 端穿入加热室中，并与加热室中的一带有样品夹具的夹具座相连接；等速双 向拉伸机构的另一底板垂直连接有一安装推拉杆的挡板，该推拉杆的另一端 穿入加热室中，并与加热室中的另一带有样品夹具的夹具座相连接；一带有盖的加热室，在加热室中安装有耐高温直线导轨，两带有样品夹 具的夹具座分别固定在耐高温直线导轨上；在垂直于推拉杆方向上的加热室 的两侧壁上开有对称的通光孔，在通光孔内安装有盐片，在加热室的上盖装 有温度传感器；一电控箱上的温度控制装置通过数据线与温度传感器相连接，直线运动 速度控制-显示装置通过数据线与电机减速驱动装置和快速移动机构相连接， 直线位移控制显示装置通过数据线与直线位移数显尺相连接，应力传感器显 示装置通过数据线与应力传感器相连接。所述的减速机的轴套上开有一安装锁定双向螺杆旋转运动的螺栓孔，且 在该孔上有一蠊栓。所述的直线导轨或耐高温直线导轨各是2根。所述的底板与连接安装推拉杆的挡板可为一体成型。所述的盐是NaCl或KBr。所述的加热室的盖带有观察窗。所述的加热室为夹层壁(包括底部)，在夹层中安装有等功率密度的电热 元件，且在夹层中填充有保温材料(如轻质岩棉)。加热室通过四个隔热柱支撑并固定在底板上，其外形为长方体形封闭结构，内壁、外壁和底部均由不锈钢板制成，顶部为玻璃视镜以便随时观察加 热室内红外光斑是否对准样品以及样品被拉伸的情况。内壁与外壁之间的四周和整个底部均匀分布等功率密度的电热元件，以保证加热温度的均匀性。 在夹层中填充有保温材料(如轻质岩棉)，以达到高效隔热保温。加热室的左 右壁上各有一通光孔，其中各安装的盐片起隔热作用同时让红外光透过而不 让加热室与外界相连通(盐片不会影响样品的红外光谱)。隔热柱用特制刚性绝热材料制成，起隔热作用避免加热室内的高温直接 传导给应力传感器以保证其正常的工作温度。样品夹具为带T形凸台或燕尾形凸台嵌入式平行板夹具，将样品在加热 室外夹紧后将其嵌入加热室内夹具座的T型槽或燕尾槽中。电控箱内装有温度控制-显示装置、直线运动速度控制-显示装置、直线位 移控制-显示装置及应力传感器显示装置的数显表。通过操纵电控箱可选择适 当的升本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用在红外光谱仪上的微型拉伸仪，由加热室、等速双向拉伸机构、温度传感器、温度控制－显示装置、加热室内耐高温直线导轨、加热室外直线导轨、应力传感器、应力传感器显示装置、盐片、样品夹具、夹具座、隔热柱、直线运动速度控制－显示装置、直线位移数显尺、直线位移控制－显示装置、双向螺杆、电机减速驱动装置、快速移动机构、电控箱、底板、推拉杆和减速机构成；其特征是：一加热室和带有直线位移数显尺的直线导轨固定在一底座上，且直线导轨位于加热室下方；在加热室下方的直线导轨上有等速双向拉伸 机构的两块底板，一穿过等速双向拉伸机构两块底板底部的一双向螺杆的一端置于底座上的双向螺杆固定装置中，另一端穿过一减速机的轴套直接与快速移动机构连接，一电机减速驱动装置通过齿轮与减速机的齿轮相连接，且双向螺杆分别穿过固定在等速双向拉伸机构的两块底板底部上的带有螺扣的固定块，并且双向螺杆上的螺纹与固定块上的螺扣相吻合；所述的等速双向拉伸机构的一底板垂直连接有一安装推拉杆的挡板，该推拉杆的一端上安装有隔热柱，隔热柱与应力传感器相连，该推拉杆的另一端穿入加热室中，并与加热室中 的一带有样品夹具的夹具座相连接；等速双向拉伸机构的另一底板垂直连接有一安装推拉杆的挡板，该推拉杆的另一端穿入加热室中，并与加热室中的另一带有样品夹具的夹具座相连接；一带有盖的加热室，在加热室中安装有耐高温直线导轨，两带有样品夹具的夹 具座分别固定在耐高温直线导轨上；在垂直于推拉杆方向上的加热室的两侧壁上开有对称的通光孔，在通光孔内安装有盐片，在加热室的上盖装有温度传感器；一电控箱上的温度控制装置通过数据线与温度传感器相连接，直线运动速度控制－显示装置通过数据线与 电机减速驱动装置和快速移动机构相连接，直线位移控制显示装置通过数据线与直线位移数显尺相连接，应力传感器显示装置通过数据线与应力传感器相连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芹，向前，谢保全，孔磊，董侠，赵莹，周勇，刘学新，韩志超，王笃金，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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