一种聚合物复合材料流变特性测试设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种聚合物复合材料流变特性测试的设备。包括安装底板、激振器、支撑柱等，激振器设在安装底板中间，激振器连接板通过螺栓与激振器和振动立柱连接，振动板固定在振动立柱上，伺服电机安装在振动板上，滚珠丝杠通过导向板与柱塞杆连接，振动立柱通过碟形弹簧与顶板连接，导向柱安装在工作台上，料筒安装在工作台上，料筒内孔的中心线与柱塞杆中心线重合，料筒上装有至少三个温度压力传感器，料筒尾部装有毛细管口模，柱塞杆头部装有柱塞头，工作台由四根支撑柱固定在底板上，在料筒下面装有一模具安装底板，其与支撑柱相连接。能够准确地模拟挤出实验和注射实验，能够在单次实验过程中连续、快速地测量高聚物复杂流体的流变特性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于多功能和全电动式的聚合物复合材料流变特性测 试设备。
技术介绍
高聚物共混或填充体系的成型加工涉及到高聚物复杂流体流变行为问题。 研究高聚物复杂流体的响应机理与行为，对如何在加工过程中精密控制它们的 多层次内部结构、充分发挥高聚物共混或填充材料的性能潜力、最后获得均匀 和理想的组织结构，对合理选择成形工艺参数、优化设计成型加工设备、实现 高产、优质、低耗，无疑具有重要意义。聚合物材料是一种典型的粘弹性材料，并且通常具有非牛顿流体特性。在 这种流体中，粘度与剪切速率之间呈非线性关系。当引入外加物理场后，聚合 物熔体的粘度不仅仅与剪切速率、温度、压力有关，而且还与外加物理场的强 度、作用方式、物理场的类型等有关。即在聚合物成型加工过程中引入外场后， 聚合物熔体表现出了独特的流变特性。目前，传统的聚合物熔体流变测试方法主要有毛细管流变测试法和旋转流 变测试法，但是它们不能测量物理场强化作用下聚合物熔体的流变行为，特别 是当外加物理场在聚合物加工过程中沿某一设定程序进行变化时，聚合物熔体 的流变行为将会随之发生非常大的变化，这是传统测试方法和手段无法完成的。申请号为200510033364.0的中国专利介绍了一种聚合物毛细管正弦脉动挤 出流变仪，它能够测量正弦脉动作用下聚合物在毛细管中的流变行为。申请号为200510033367.4的中国专利介绍了一种聚合物振动诱导塑化挤出流变特性检 测方法极其装置，它能够测量单螺杆塑化挤出过程中聚合物的动态流变行为。 申请号为200510033385.2的中国专利介绍了一种聚合物动态注射流变特性与行 为检测方法及设备，它能够测量注射成型过程中聚合物的动态流变特性与行为。 但是，上述专利技术没有实现聚合物复合材料的挤出和注射的集成设计，不能同时 测试挤出过程和注射过程中聚合物材料的流变行为；上述专利技术不能精确控制聚 合物复合材料的流变测试过程，即不能在单次实验过程中连续、快速地测量高 聚物复合材料在不同加工条件下的流变特性；上述专利技术不能测量非正弦(如锯 齿形、矩形)脉动作用下的流变行为，不能自由设计外加物理场的模式、作用 方式和作用时间，也不能测量不同外加物理场作用下制品的其他性能；上述发 明不能急速冷却和剖分料筒、口模及模具，以及时、直观、静态地研究聚合物 熔体的流变行为；相比较而言，本专利技术的测量精度较高，允许的最大剪切速率、 最大挤出压力、最大振幅和最大振动频率较大，对物料适应性较宽。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够精确地、连续地测量聚合物及其复合 材料在多工况成型加工过程中流变行为和制品性能的设备。它不仅能够真实测 量聚合物复合材料在物理场强化作用下的挤出机挤出过程、毛细管挤出过程、 注射成型过程的流变行为，同时还能够测量当加工条件和参数按特定程序变化 时聚合物复杂流体的流变行为。本技术的目的是通过以下技术方案实现的它包括安装底板、激振器、 支撑柱、激振器连接板、模具安装底板、振动立柱、工作台、料筒、柱塞杆、 导向板、振动板、伺服电机、顶板、滚珠丝杠、柱塞头、压力和温度传感器、导向柱，其中，激振器设在安装底板中间，激振器连接板通过螺栓与激振器和 振动立柱连接，振动板固定在振动立柱上，伺服电机安装在振动板上，滚珠丝 杠通过导向板与柱塞杆连接，振动立柱通过碟形弹簧与顶板连接，导向柱安装 在工作台上，料筒安装在工作台上，料筒内孔的中心线与柱塞杆中心线重合， 料筒上装有至少三个温度压力传感器，料筒尾部装有毛细管口模，柱塞杆头部 装有柱塞头，工作台由四根支撑柱固定在底板上，在料筒下面装有一模具安装 底板，其与支撑柱相连接。本技术既能够准确地模拟挤出实验，也能够准确地模拟注射实验，测试时熔体的流场与实际生产当中的流场完全一样；本技术采用伺服电机、滚珠丝杠和全数字智能伺服系统，可以精确控制聚合物复合材料的流变测试过 程，能够在单次实验过程中连续、快速地测量高聚物复杂流体在不同加工条件下的流变特性；本技术中设计有四根运动导向柱，可实现柱塞杆在匀速运 动的同时能够直线地叠加振动，保证了柱塞杆运动的高稳定性和可靠性；本实 用新型中柱塞杆的最大挤出压力为50KN;柱塞杆的最大直线速度为 1000mm/min，直线速度精度好于设置点的0.1%;柱塞杆的大直线行程为400mm; 本技术中引入振动场的振动频率范围为0 50Hz，振幅范围为0 12mm; 本技术中的温度范围为室温 400。C，温度稳定性为<+/-0.1°(2，控温方式为 三段PID独立控温，独立测量并显示；本技术中选用的压力传感器量程为 70Mpa、 140Mpa、 210 Mpa (根据不同实验材料进行更换)，精度好于满量程 的0.5%;本技术中的设备控制系统具有自保护和自动报警功能。本实用新 型适合高分子材料、高分子共混体系、高分子填充体系以及其他类似于高分子 的流体体系等。附图说明图1为本技术实施例1结构示意图。图2为本技术实施例1俯视图。图3为本技术实施例2结构示意图。其中1、安装底板；2、激振器；3、支撑柱；4、激振器连接板；5、模具 安装底板；6、振动立柱；7、工作台；8、挤出料筒；9、陶瓷套；10、柱塞杆; 11、导向板；12、振动板；13、伺服电机；14、顶板；15、碟形弹簧；16、滚 珠丝杠；17、带止口螺纹结构；18、柱塞头；19、压力和温度传感器；20、毛 细管口模；21、导向柱；22、注射料筒；23、注射模具。具体实施方式以下结合附图详细描述本技术的具体实施方式。 实施例1如图1所述，包括安装底板1、激振器2、支撑柱3、激振器连接板4、模 具安装底板5、振动立柱6、工作台7、挤出料筒8、柱塞杆IO、导向板ll、振 动板12、伺服电机13、顶板14、滚珠丝杠16、柱塞头18、压力和温度传感器 19、导向柱21，其中，安装底板l是设备其他配件的安装平台，其被固定在钢 筋水泥基台上，激振器2安装在底板1中间，可以为设备提供振幅为0 12mm， 振动频率为0 50Hz的振动，激振器连接板4通过螺栓与激振器2和振动立柱6 连接，模具安装底板5与振动立柱6之间为间隙配合，振动板12固定在振动立 柱6上，伺服电机13安装在振动板12上，滚珠丝杠16通过导向板11与柱塞 杆10连接，这样，激振器2振动时，将会通过激振器连接板4、振动立柱6、 振动板12、滚珠丝杠16和导向板11将振动传递给柱塞杆10，同时，在伺服电机13的驱动下，丝杆16会带着柱塞杆IO产生上下运动，所以，当在激振器2 和伺服电机13同时工作时，柱塞杆IO在进行上下直线运动的同时会叠加一个 振动。振动立柱6通过碟形弹簧15与顶板14连接。导向板11与四根导向柱21 中的两根间隙配合，导向板11可以沿着导向柱21上下自由运动，导向柱21安 装在工作台7上，挤出料筒8安装在工作台7上，可更换，通过导向柱21的定 位作用，挤出料筒8内孔的中心线与柱塞杆10中心线重合，这样，设备正常工 作时，柱塞杆10可以自由地在料筒8内运动。挤出料筒8与工作台7之间装有 一陶瓷套9，主要起隔热作用，防止挤出料筒8的热量传递给工作台7。挤出料 筒8上装有至少三个温度压力传感器19，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物复合材料流变特性测试设备，包括安装底板（１）、激振器（２）、支撑柱（３）、激振器连接板（４）、模具安装底板（５）、振动立柱（６）、工作台（７）、料筒（８）、柱塞杆（１０）、导向板（１１）、振动板（１２）、伺服电机（１３）、顶板（１４）、滚珠丝杠（１６）、柱塞头（１８）、压力和温度传感器（１９）、导向柱（２１），其特征在于所述的柱塞杆（１０）在伺服电机（１３）驱动下做直线运动的同时受激振器（２）激励做小幅振动，激振器（２）设在安装底板（１）中间，激振器连接板（４）通过螺栓与激振器（２）和振动立柱（６）连接，振动板（１２）固定在振动立柱（６）上，伺服电机（１３）安装在振动板（１２）上，滚珠丝杠（１６）通过导向板（１１）与柱塞杆（１０）连接，振动立柱（６）通过碟形弹簧（１　５）与顶板（１４）连接，导向柱（２１）安装在工作台（７）上，料筒安装在工作台（７）上，料筒内孔的中心线与柱塞杆（１０）中心线重合，料筒上装有至少一个压力传感器（１９），料筒尾部装有毛细管口模（２０），柱塞杆头部装有柱塞头（１８），工作台（７）由四根支撑柱（３）固定在底板上，在料筒下面装有一模具安装底板（５），其与支撑柱（３）相连接。...

【技术特征摘要】
1、一种聚合物复合材料流变特性测试设备，包括安装底板(1)、激振器(2)、支撑柱(3)、激振器连接板(4)、模具安装底板(5)、振动立柱(6)、工作台(7)、料筒(8)、柱塞杆(10)、导向板(11)、振动板(12)、伺服电机(13)、顶板(14)、滚珠丝杠(16)、柱塞头(18)、压力和温度传感器(19)、导向柱(21)，其特征在于所述的柱塞杆(10)在伺服电机(13)驱动下做直线运动的同时受激振器(2)激励做小幅振动，激振器(2)设在安装底板(1)中间，激振器连接板(4)通过螺栓与激振器(2)和振动立柱(6)连接，振动板(12)固定在振动立柱(6)上，伺服电机(13)安装在振动板(12)上，滚珠丝杠(16)通过导向板(11)与柱塞杆(10)连接，振动立柱(6)通过碟形弹簧(1 5)与顶板(14)连接，导向柱(21)安装在工作台(7)上，料筒安装在工作台(7)上，料筒内孔的中心线与柱塞杆(10)中心线重合，料筒上装有至少一个压力传感器(19)，料筒尾部装有毛细管口模(20)，柱塞杆头部装有柱塞头(18)，工作台(7)由四根支撑柱(3)固定在底...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃军，黄宇刚，曾广胜，李祥刚，石璞，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]