超临界流体－聚合物体系流变性能测定仪制造技术

本发明专利技术提供一种超临界流体－聚合物体系流变性能测定仪。所述超临界流体－聚合物体系流变性能测定仪由聚合物－超临界流体混合装置和流变性能测定装置两部分组成。其特征在于在细管流变仪的基础上引入了超临界流体装置，使其可用于聚合物－超临界流体体系流变性能的测定，以及超临界流体和其它牛顿流体、非牛顿流体体系流变性能的测定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物体系流变性能测试装置。
技术介绍
几乎所有的聚合物成型技术都是依靠外力作用下聚合物的流动和变形，来实现从聚合物原料或坯件到制品的转变的。掌握聚合物的流变性能，对分析和处理加工过程中的工艺和工程问题，对正确拟定聚合物加工工艺条件具有重要的指导意义。超临界流体(Supercritical Fluids，简称SCF)是指处于临界压力(PC)和临界温度(TC)以上的流体，它既不同于气体，也不同于液体，兼有气体和液体的特点密度与液体相近，因而具有很强的溶剂强度；同时粘度与气体相近，因此，流动性比液体好得多，传质系数也比液体大得多。此外，SCF的密度、溶剂强度和粘度等性能可以通过压力和温度的变化方便地进行调节。因而，近年来，超临界流体技术在国内外受到普遍重视。目前研究较多的超临界流体有CO2、N2、水、丙烷、甲醇、乙烯、乙烷等。CO2的临界温度为31.06℃，临界压力为7.39MPa，相比较而言临界条件容易达到，而且CO2的化学性质不活泼，无毒、无味、价廉易得、可循环使用、绿色环保，是最常用的超临界流体。CO2分子的体积较小，在超临界(SC)条件下的粘度和表面张力很小，扩散系数很大，因此，很容易渗透进聚合物中，对聚合物有很强的增塑作用，可显著降低聚合物熔体的粘度，降低结晶性聚合物的熔点和玻璃态聚合物的玻璃化转变温度(Tg)。例如低密度聚乙烯中加入0.5wt％的SC-CO2，其表观粘度至少可降低25％；在SC-CO2中，P＝2.5MPa时聚甲基丙烯酸甲酯的Tg从110℃降至60℃；P＝20.3MPa时，聚苯乙烯的Tg从100℃降至35℃。目前，通过引入超临界流体来降低聚合物体系粘度已在萃取分离、石油化工、分析技术、化学反应、材料科学等许多方面得到应用，因此，超临界流体-聚合物体系流变性能的测量具有重要意义。但目前测量聚合物流变性能所用的各种流变仪均无法直接引入超临界流体体系，因而也就无法用于测定聚合物-超临界流体体系的流变性。
技术实现思路
本专利技术在细管流变仪原理的基础上设计了一种超临界流体-聚合物体系流变性能测定仪。该测定仪可用于测定聚合物-超临界流体体系的流变性，测定超临界流体和其它牛顿流体、非牛顿流体体系的流变性能。本专利技术的超临界流体-聚合物体系流变性能测定仪包括聚合物-超临界流体混合装置、流变性能测定装置两部分。在本专利技术的超临界流体-聚合物体系流变性能测定仪中，所述聚合物-超临界流体混合装置例如可包括超临界流体发生装置、助剂输送装置、液态聚合物输送装置、混合装置四部分。所述超临界流体发生装置包括依次相连接的存贮器、任选的第一过滤器、冷凝器、任选的第一流量计、第一计量输送器，所述第一计量输送器的出口与混合装置中的混合器的一个进口相连接。所述第一计量输送器可以为螺杆泵、齿轮泵或柱塞泵。所述助剂输送系统包括依次相连接的助剂存贮罐、任选的第二过滤器、任选的第二流量计、第二计量输送器，所述第二计量输送器的出口和混合装置中的混合器的一个进口相连接。所述第二计量输送器可选自螺杆泵、齿轮泵或柱塞泵，优选为柱塞泵。所述的助剂存贮罐中的助剂是为使树脂配料能顺利成型加工及获得所需应用性能而添加到树脂基体中的化学品，又称为“添加剂”。主要包括提高稳定性的助剂(如抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防霉剂和金属钝化剂等)；改善力学性能的助剂(如交联剂和助交联剂、固化剂、抗冲击剂、增容剂与偶联剂等)；改善加工性能的助剂(如润滑剂和脱模剂、加工助剂和防粘合剂等)；柔软化与轻质化的助剂(如增塑剂、发泡剂等)；改变表面性能的助剂(如抗静电剂、防霉剂及表面改性剂等)；改变色光的助剂(如着色剂、荧光增白剂、消光剂和珠光剂等)；难燃化和抑烟助剂(如阻燃剂、抑烟剂等)和其它助剂(如填充剂、成核剂、驱避剂、分散剂、增香剂及光降解剂和生物降解剂等)。所述助剂可以是低粘度的液态助剂，也可以是稀释剂稀释的高粘度液态助剂，或经溶剂等溶解的固态助剂溶液。所述液体聚合物输送装置包括依次相连接的聚合物存贮罐、任选的第三过滤器、第三计量输送器、任选的流量控制阀。所述流量控制阀的出口与混合装置中的高压釜的一个入口相连接。所述第三计量输送器可以为高压齿轮泵、柱塞泵或螺杆泵，优选高压齿轮泵。所述混合装置包括依次相连接的混合器、恒温稳压罐、任选的流量控制阀和高压釜。所述高压釜的出口与三通阀相连接。所述恒温稳压罐为夹套式结构，夹套内可以通入加热介质。所述加热介质可选自过热水、蒸汽、热油等。所述恒温稳压罐亦可为单层结构，通过罐的外壁加热。加热方式可以选用电加热、红外线加热或微波加热等。所述恒温稳压罐也可选用其它具有高压加热功能的设备。所述高压釜为具有搅拌器、任选的固体物料筐和压力显示表的高温高压反应釜，为夹套式结构，夹套内可以通入加热介质。加热介质可以选自过热水、蒸汽、热油等。所述高压釜亦可为单层结构，通过釜体的外壁加热。加热方式可以选用电加热、红外线加热或微波加热等。所述高压釜也可选自其它具有高压加热功能的设备。所述固体物料筐用于无法流动物料的加入。在本专利技术的超临界流体-聚合物体系流变性能测定仪中，所述流变性能测量装置包括依次相连接的三通阀，输送泵(优选为高压输送泵)，任选的第二接收器，压力表，直径不同的三根测量管道，包括第一管道、第二管道和第三管道，第三流量计、第四流量计、第五流量计，节流阀，第一接收器。所述流变性能测量装置中的三通阀，高压输送泵，第一接收器，压力表，三根测量管道，三个流量计，节流阀，第二接收器都置于恒温箱中。所述的三根测量管道各自都带有一个差压变送器，用于测定管道两端的压差。所述的节流阀用以调节测量体系的流量，以确保流体在测量管内的流动状态满足粘性层流、恒定流动、均匀流动、沿管壁无滑动等。所述的恒温箱用以保证测试系统在一定温度下工作。所述的第二接收器为普通容器，用以接收从测量管路中流出的聚合物。该测定仪的具体描述将在以下结合附图1及其说明并通过具体实施方式进行详细说明。附图说明图1是本专利技术所述的超临界流体-聚合物体系流变性能测定仪示意图。图1中各附图标记所表示含义如下所示1存贮器；2第一过滤器；3冷凝器；4第一流量计；5第一计量输送器；6混合器；7恒温稳压罐；8流量控制阀；9助剂存贮罐；10第二过滤器；11第二流量计；12第二计量输送器；13聚合物存贮罐；14第三过滤器；15第三计量输送器；16流量控制阀；17高压釜； 18搅拌器；19固体物料筐；20三通阀；21输送泵；22第一接收器；23压力表；24第一管道(1m)；25第二管道(1m)；26第三管道(1m)；27、28、29第三、第四和第五流量计；30节流阀；31第二接收器；32恒温箱具体实施方式以下将结合图1来详细说明本专利技术所述的超临界流体-聚合物体系流变性能测定仪。所述聚合物-超临界流体混合装置例如可包括超临界流体发生装置、助剂输送装置、液态聚合物输送装置、混合装置四部分。在本专利技术的一个实施方案中，所述超临界流体发生装置由存贮器1、任选的第一过滤器2、冷凝器3、任选的第一流量计4、第一计量输送器5所组成。所述存贮器1的出口与第一过滤器2的进口相连接。所述第一过滤器2的出口与冷凝器3的进口相连接。所述冷凝器3可以例如是一个列管式热交换器，流体在管内流动，冷却剂在管外流动，以冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界流体－聚合物体系流变性能测定仪，包括聚合物－超临界流体混合装置、流变性能测定装置两部分，其特征在于，所述流变性能测定装置包括三通阀（２０）、输送泵（２１）、压力表（２３）、各自都带有一个差压变送器的直径不同的三根测量管道，包括第一测量管道（２４）、第二测量管道（２５）和第三测量管道（２６）、第三流量计（２７）、第四流量计（２８）、第五流量计（２９），节流阀３０和第二接收器（３１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵贵哲，张彦飞，杜瑞奎，刘亚青，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]