用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于聚合物分子结晶测量相关技术领域，其公开了一种用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置及测量方法，装置包括叉指电极、与叉指电极连接的复介电常数测量模块以及与复介电常数测量模块连接的结晶度计算模块，其中，所述结晶度计算模块根据以下公式获得所述叉指电极检测处对应的聚合物的结晶度Δχ

【技术实现步骤摘要】
用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置及测量方法


[0001]本专利技术属于聚合物分子结晶测量相关
，更具体地，涉及一种用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置及测量方法。

技术介绍

[0002]在聚合物成型过程中，由于溶体冷却，聚合物分子链在倾向于热力学稳定状态而形成的有序结构，也即晶态结构，聚合物分子在结晶显著影响聚合物产品的力、热、光、电等重要性能，因此聚合物成型过程中的分子结晶测量对于实现聚合物产品的高性能化具有重大意义。目前，常见的聚合物分子结晶测量方法主要有密度法，红外光谱，DSC法，核磁共振(NMR)，X射线衍射(XRD)等，其中，很难确定NMR计算的结晶度是否与聚合物的取向状态(一种有序结构)有关，或者它是否仅描述了分子的取向状态。密度法由于测密度的液体不能完全渗透到非结晶区域，所以得到的结晶度不精确。X射线散射基于布拉格散射，无法区分结晶区与非结晶区，测量的结晶度有误差。因此现有技术无法实现多个方向上结晶值得测量，亟需设计一种用于测量聚合物成型过程中结晶的装置。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置及测量方法，可以实现多个方向上结晶度的测量，抗干扰能力强，尤其适用于骤冷骤热的工况，非常适用于工业化应用。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置，所述装置包括叉指电极、与叉指电极连接的复介电常数测量模块以及与复介电常数测量模块连接的结晶度计算模块，其中，所述结晶度计算模块根据以下公式获得所述叉指电极检测处对应的聚合物的结晶度Δχ
i
：
[0005][0006]其中，Δv
i
为晶体区域的体积分数，ε
r
为复介电常数测量模块测量得到的待测聚合物的相对介电常数，ε
ri
为聚合物完全结晶时的相对介电常数，ε
rj
为聚合物完全非结晶时的相对介电常数；ρ
i
为结晶区密度，ρ
j
为非结晶区密度，constant为经验常数。
[0007]优选地，所述叉指电极为多个，多个叉指电极均匀间隔布置或阵列布置于基板上。
[0008]优选地，所述叉指电极的材料导电材料，所述基板的材料为刚性玻璃、FR4或柔性聚酰亚胺。
[0009]优选地，所述叉指电极的熔点大于待测聚合物的熔点。
[0010]优选地，所述叉指电极的数量为偶数个，两两垂直布置。
[0011]优选地，所述聚合物完全结晶时的相对介电常数和聚合物完全非结晶时的相对介电常数采用分子动力学计算或者基于介电测量实验进行外推的方法得到。
[0012]本申请另一方面提供了一种上述用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置的测量方法，所述测量方法包括将所述叉指底电极安装于聚合物成形模具型腔上并使所述叉指电极突出于所述聚合物模具型腔壁，采用结晶度计算模块计算每个叉指电极对应位置和方向上的结晶度。
[0013]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置及测量方法主要具有以下有益效果：
[0014]1.本申请叉指电极结构简单，单面接触测量聚合物安装方便，结合复介电常数测量模块和结晶度计算模块，可以获取各种聚合物分子结晶度的测量，尤其适用于骤冷骤热的工作状态。
[0015]2.本申请的结晶度计算模块基于聚合物介电常数的测量实现结晶度的计算，一方面聚合物介电常数易于获得，另一方面聚合物介电常数值准确不易受外界环境的影响，结构稳定性高，进而计算得到的结晶度精度高。
[0016]3.本申请的装置可以安装在表面结构复杂的聚合物成型腔内壁面，不受模腔表面结构的影响，灵活度高适应性广，同时可以实现聚合物分子结晶的无损在线检测，且具有高精度，即可以准确辨别结晶区与非结晶区。
[0017]4.本申请的叉指电极材料和基底材料的熔点明显高于聚合物的熔点，结构稳定，可以长时间保持均一的稳定性。
附图说明
[0018]图1是用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置的结构示意图；
[0019]图2是叉指电极单元的结构示意图；
[0020]图3是相互垂直的叉指电极单元的结构示意图；
[0021]图4是相互垂直的叉指电极单元的应用场景示意图。
[0022]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0023]100
‑
叉指电极阵列；110
‑
叉指电极；120
‑
基板；200
‑
复介电常数测量模块；300
‑
结晶度计算模块；500
‑
激光；600
‑
自动纤维铺放平台。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]本专利技术提供的一种用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置，如图1和图2所示，该装置包括叉指电极110、复介电常数测量模块200和结晶度计算模块300。复介电常数测量模块与叉指电极相连，用于测量待测对应方向上聚合物分子的相对介电常数。结晶度计算模块与复介电常数测量模块相连，所述结晶度计算模块根据以下公式获得所述叉指电
极检测处对应的聚合物的结晶度Δχ
i
：
[0026][0027]其中，Δv
i
为晶体区域的体积分数，ε
r
为复介电常数测量模块测量得到的待测聚合物的相对介电常数，ε
ri
为聚合物完全结晶时的相对介电常数，ε
rj
为聚合物完全非结晶时的相对介电常数；ρ
i
为结晶区密度，ρ
j
为非结晶区密度，constant为经验常数。
[0028]材料发生结晶后，则材料的介电常数将发生变化：
[0029]ε
*
＝ε
‑
jε
′
＝ε
r
‑
jε
r
′
ε0[0030]C
*
＝ε
r
‑
jε
r
′
C0＝C
mmut
‑
j1/R
mut
ω
[0031]其中，ε
*
为待测材料的复介电常数，ε为复介电常数实部部分，ε
′
为复介电常数虚部部分，j为复数中的虚数单位，ε
r
为相对介电常数，ε
r
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量聚合物成型过程中分子结晶度的装置，其特征在于，所述装置包括叉指电极、与叉指电极连接的复介电常数测量模块以及与复介电常数测量模块连接的结晶度计算模块，其中，所述结晶度计算模块根据以下公式获得所述叉指电极检测处对应的聚合物的结晶度Δχ
i
：其中，Δv
i
为晶体区域的体积分数，ε
r
为复介电常数测量模块测量得到的待测聚合物的相对介电常数，ε
ri
为聚合物完全结晶时的相对介电常数，ε
rj
为聚合物完全非结晶时的相对介电常数；ρ
i
为结晶区密度，ρ
j
为非结晶区密度，conStant为经验常数。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叉指电极为多个，多个叉指电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华民，李茂源，沈关成，张云，王云明，黄志高，周何乐子，周孟源，李龙辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：