專利名稱：用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可模擬實際加工的研究用光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，特別涉及一種研究剪切場中聚合物共混體系相結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的設(shè)備。
聚合物在實際加工中不可避免地受剪切作用，為了指導(dǎo)生產(chǎn)，研究剪切場之中聚合物體系的相結(jié)構(gòu)變化規(guī)律非常重要和必要。關(guān)于研究方法，有粘度法、濁度法、形態(tài)法等，但這些方法因不能實時提供聚合物相結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律而降低了人們的使用興趣，而光散射法的優(yōu)點即在于實時跟蹤記錄，因而正日益受到關(guān)注，越來越成為本領(lǐng)域研究的發(fā)展方向。要研究剪切場中聚合物共混體系相結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，就必須建立一套能模擬實際加工條件的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，目前國內(nèi)外不少專家、學(xué)者在致力于這種設(shè)備的研究，據(jù)了解，現(xiàn)有光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備主要由He-Ne激光源、偏振片、剪切裝置、CCD攝象機和計算機組成，剪切裝置的構(gòu)件有剪切池、熱臺、控溫儀、絲桿、電機，這些設(shè)備能實現(xiàn)剪切場中聚合物相結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的實時跟蹤記錄，但卻存在以下缺點(1)構(gòu)成剪切池的兩塊玻璃通過相對平動實現(xiàn)樣品的剪切，但不能形成連續(xù)剪切，因而與生產(chǎn)實際中剪切場不完全吻合，影響研究結(jié)果的直接應(yīng)用，而使用錐板式玻璃來形成剪切的設(shè)備，因錐板的磨損將造成長期測量的不準(zhǔn)確性；(2)未考慮激光的穩(wěn)頻性，這樣因激光波長并不是單純的632.8納米而使激光光強不穩(wěn)定，從而影響實驗結(jié)果；(3)剪切池直接由兩塊玻璃組成，對其未進行任何保護，這樣在實驗過程中將導(dǎo)致樣品大量溢出。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剪切場更接近生產(chǎn)實際的剪切裝置與高分辨率的光散射裝置所組成的聚合物加工研究用設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的根據(jù)聚合物在實際生產(chǎn)中受剪切的狀況，將剪切裝置的樣品池與池蓋板的相對運動方式設(shè)計為轉(zhuǎn)動式；選擇穩(wěn)頻性好、能產(chǎn)生具有一定偏振度的激光發(fā)生器作為光源并設(shè)計與之相匹配的光處理裝置；選用高分辨率的二維CCD攝像裝置；對所選用電機配置了一套控速裝置，通過該控速裝置，可提供聚合物共混體系在受熱及受剪切時粘度變化的相對值。
本發(fā)明所提供的設(shè)備包括激光發(fā)生器、光處理裝置、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏、攝像裝置、計算機及支撐體。激光發(fā)生器與光處理裝置匹配安裝，剪切裝置位于光處理裝置與光檢測裝置之間，成像屏安裝在匯集樣品圖象的光路上，攝像裝置的安裝位置與成像屏相匹配并與計算機相連。剪切裝置由加熱器、控溫儀、樣品池、池蓋板、電機和傳動機構(gòu)組成，樣品池位于加熱器上，傳動機構(gòu)帶動池蓋板或加熱器轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)樣品的剪切。
本發(fā)明的剪切裝置，其傳動機構(gòu)既可采用蝸桿蝸輪結(jié)構(gòu)，又可采用圓柱齒輪結(jié)構(gòu)；其加熱器既可由銅臺及插裝在銅臺內(nèi)的加熱棒組成，又可由銅臺及纏繞在銅臺上的電阻絲組成；其樣品池為中心部位設(shè)置有凹槽的石英片，池蓋板為中心部位設(shè)置有凸臺的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。


圖1是本發(fā)明所提供的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本發(fā)明所提供的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備的又一種結(jié)構(gòu)圖；圖4是光處理裝置的一種結(jié)構(gòu)圖；圖5是蝸輪的一種結(jié)構(gòu)圖；圖6是蝸輪的俯視圖；圖7是蝸輪的又一種結(jié)構(gòu)圖；圖8是樣品池的一種結(jié)構(gòu)圖；圖9是池蓋板的一種結(jié)構(gòu)圖；圖10是銅臺的一種結(jié)構(gòu)圖；圖11是圖10的俯視圖。
實施例1本實施例中的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，其部件包括激光發(fā)生器、光處理裝置14、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏4、攝像裝置1、計算機2及其支撐體。支撐體為框架式結(jié)構(gòu)，由四根絲桿10及與絲桿套連的頂板3、支承板5、上板9、中板15、下板11、底板13組裝而成；激光發(fā)生器選用北大校辦廠生產(chǎn)的JD2型，它能產(chǎn)生具有一定偏振度的垂直光。光處理裝置14安裝在底板13上，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由外殼21和位于外殼內(nèi)的光學(xué)元件及其安裝定位機構(gòu)組成；光學(xué)元件有反射鏡29、將線偏振光轉(zhuǎn)變成圓偏振光的波片30、針孔31和將圓偏振光轉(zhuǎn)變成線偏振光的偏振片32，波片選用λ/4波片；安裝定位機構(gòu)由滑軸架22及套裝在滑軸上的反射鏡座26、波片盒25、針孔盒24、偏振片盒23組成，反射鏡座通過拉簧27與滑軸架底座連接，通過螺釘28調(diào)整其位置，波片盒、針孔盒、偏振片盒既可沿滑軸上下滑動，又可通過盒體上設(shè)置的調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整內(nèi)裝的光學(xué)元件在水平面的位置。剪切裝置由加熱器、控溫儀、樣品池18、池蓋板19、電機20、控速裝置和傳動機構(gòu)組成；電機20選用直流電機；控速裝置帶有力矩顯示儀，可間接地反應(yīng)共混體系受熱受剪切所導(dǎo)致的粘度變化相對值；傳動機構(gòu)為蝸桿蝸輪結(jié)構(gòu)，蝸輪17安裝于上板9，為了與加熱器和池蓋板組裝，其中心部位設(shè)計有一與加熱器尺寸相匹配的中心孔33，其上端面設(shè)計有凸塊34，如圖5、圖6所示，蝸桿7安裝在位于下板的軸承座8上，通過連軸器與直流電機20連接；加熱器由銅臺12及插裝于銅臺內(nèi)的加熱棒組成，如圖10、圖11所示，組裝時固定在中板15上并套裝在蝸輪的中心孔33內(nèi)；控溫儀通過熱電偶16檢測銅臺的溫度從而進行調(diào)控；樣品池18為中心部位設(shè)置有凹槽35的石英片，如圖8所示，組裝時位于銅12上端面，池蓋板19為中心部位設(shè)置有凸臺36的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配，如圖9所示，組裝時位于蝸輪的上端面。光檢測裝置為檢偏片6，安裝在支承板5下部、位于剪切裝置的上方；成像屏4安裝在支承板5上部；攝像裝置2選用臺灣敏通所產(chǎn)的型號為MTV1802CB的二維CCD攝像頭，安裝在頂板上。
實施例2本實施例中的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖3所示，蝸輪的結(jié)構(gòu)如圖5所示。與實施例1不同之處在于(1)池蓋板19安裝在支撐體的托板上，只能隨托板上下平動；(2)銅臺12位于蝸輪17的中心孔內(nèi)并與蝸輪為整體式結(jié)構(gòu)，可隨蝸輪轉(zhuǎn)動；(3)樣品池18安裝在銅臺12上，可相對于池蓋板轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.樣品池與池蓋板通過相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)樣品的剪切，與聚合物在生產(chǎn)實際中所處的剪切場非常接近，有利于提高研究結(jié)果對生產(chǎn)的指導(dǎo)性。
2.激光光源、剪切裝置、攝像裝置的改進，有效地提高了圖樣的分辨率，分辨率可達768*568以上，從而進一步提高了實驗結(jié)果的精確性。
3.樣品池和池蓋板的改進，有效地減少了樣品在實驗過程中的溢出。
4.結(jié)構(gòu)簡單，操作、使用方便。
權(quán)利要求
1.一種用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，包括激光發(fā)生器、光處理裝置(14)、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏(4)、攝像裝置(1)、計算機(2)及其支撐體，激光發(fā)生器與光處理裝置匹配安裝，剪切裝置位于光處理裝置與光檢測裝置之間，成像屏安裝在匯集樣品圖像的光路上，攝像裝置的安裝位置與成像屏相匹配并與計算機相連，剪切裝置由加熱器、控溫儀、樣品池(18)、池蓋板(19)、電機(20)和傳動機構(gòu)組成，其特征在于樣品池位于加熱器上，傳動機構(gòu)帶動池蓋板或加熱器轉(zhuǎn)動實現(xiàn)樣品的剪切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于傳動機構(gòu)由蝸桿(7)和蝸輪(17)組成，蝸輪設(shè)計有一與加熱器尺寸相匹配的中心孔(33)，其上端面有用于安裝池蓋板的凸塊(34)，放置樣品池的加熱器安裝在支撐體的支撐板上并位于蝸輪的中心孔內(nèi)，池蓋板安裝在蝸輪上端面且為可拆卸式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于傳動機構(gòu)由蝸桿(7)和蝸輪(17)組成，蝸輪設(shè)計有一與加熱器尺寸相匹配的中心孔(33)，放置樣品池的加熱器位于該中心孔內(nèi)并與蝸輪為整體式結(jié)構(gòu)，池蓋板(19)安裝在支撐體的托板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于電機(20)配置了一套控速裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光為具有一定偏振度的垂直光，光處理裝置由外殼(21)和位于外殼內(nèi)的光學(xué)元件及其安裝定位機構(gòu)組成，光學(xué)元件有反射鏡(29)，將線偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的波片(30)、針孔(31)，將圓偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光的偏振片(32)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于樣品池(18)為中心部位設(shè)置有凹槽(35)的石英片，池蓋板(19)為中心部位設(shè)置有凸臺(36)的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于樣品池(18)為中心部位設(shè)置有凹槽(35)的石英片，池蓋板(19)為中心部位設(shè)置有凸臺(36)的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于加熱器由銅臺(12)及插裝在銅臺內(nèi)的加熱棒組成。
全文摘要
一種用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產(chǎn)生設(shè)備,包括激光發(fā)生器、光處理裝置、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏、攝像裝置、計算機及其支撐體。激光發(fā)生器所產(chǎn)生的激光為具有一定偏振度的垂直光,剪切裝置中的樣品池與池蓋板通過相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)樣品的剪切;攝像裝置采用高分辨率的二維CCD攝像頭。此種設(shè)備對樣品的剪切與聚合物在生產(chǎn)實際中所處的剪切場很接近,同時有效地提高了圖樣的分辨率,分辨率可達768*568以上。
文檔編號G01N21/49GK1333461SQ00109909
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月11日
發(fā)明者李光憲, 雷彩紅, 楊其, 周肇飛, 邱瑜 申請人:四川大學(xué)