一種可測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的測(cè)試裝置，具體來(lái)說(shuō)是在傳統(tǒng)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的樣品載臺(tái)和采用高精度的力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量流體在拉伸過(guò)程中力與位移的關(guān)系變化，屬于高分子物理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)力應(yīng)變曲線是描述材料力學(xué)性能的重要圖形，呈現(xiàn)的是材料在外力作用下發(fā)生形變而記錄的應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)是測(cè)試高強(qiáng)度材料力學(xué)性能的常規(guī)設(shè)備，對(duì)于強(qiáng)度較低的纖維材料，單纖維強(qiáng)力儀可以很好的表征其力學(xué)性能。然而對(duì)于熔體或者高分子溶液來(lái)說(shuō)，從宏觀上表征其拉伸過(guò)程中力與位移的變化一直是個(gè)難題，但這對(duì)于高分子材料成型、膠黏劑研發(fā)和涂料工業(yè)又是極其重要的。例如在紡絲成型過(guò)程中熔體或高分子溶液從噴絲孔擠出的單軸拉伸，或者膠黏劑、涂料在使用時(shí)受到的拉伸等。為此市場(chǎng)上已有相應(yīng)的拉伸流變儀誕生，如SER(Sentmanat Extens1nal Rheometer)通用測(cè)試平臺(tái)可用于測(cè)定恪體拉伸變形行為，CaBER(Capillary Breakup Extens1nal Rheology)可用于測(cè)定高分子溶液在單軸拉伸時(shí)溶液細(xì)絲直徑隨拉伸時(shí)間的變化曲線，同時(shí)他們都可以測(cè)定流體的拉伸粘度等相關(guān)信息。
[0003]盡管如此，有關(guān)本發(fā)明所涉及的測(cè)定流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置至今尚未見公開，其裝置設(shè)想和測(cè)試方法也是由本發(fā)明首次提及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明在傳統(tǒng)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上，提出采用圓形樣品載臺(tái)代替樣品夾具，再配備高精度力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)而測(cè)量流體在拉伸過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0005]具體內(nèi)容如下:
[0006]—種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置主要包括:(I)溫度可控的樣品載臺(tái)和(2)可測(cè)試mN級(jí)微小變化的力學(xué)測(cè)試元件，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制上下載臺(tái)的移動(dòng)獲得流體拉伸過(guò)程中力隨位移的變化曲線。
[0007]其中所述的流體可以是高分子熔體，也可以是高分子在溶劑中溶解而得到的高分子溶液。
[0008]所述的樣品載臺(tái)為圓形，直徑為5-15mm，可拆卸、更換，載臺(tái)溫度控制范圍為室溫-250°C，其中溫度控制可采用油浴循環(huán)加熱或電加熱方式。
[0009]所述的流體應(yīng)變的發(fā)生可以是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制上載臺(tái)向上移動(dòng)，也可以是控制下載臺(tái)向下移動(dòng)來(lái)完成，其中上下載臺(tái)的最大距離可達(dá)20cm，上下載臺(tái)的移動(dòng)速度可控制在100-1000mm/miη η
[0010]所采用的高精度力學(xué)測(cè)試元件可以測(cè)量10mN-5cN的力的變化。
[0011]此發(fā)明裝置可以快速獲得流體宏觀拉伸性能的相關(guān)信息，在熱塑性材料的吹膜成形、高分子纖維制備、膠黏劑研發(fā)以及涂料行業(yè)具有應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明，給出了測(cè)試?yán)w維素離子液體溶液時(shí)采用的裝置示意圖，如圖1所示，圖2是纖維素溶液在拉伸時(shí)的變化示意圖，圖3是測(cè)得的纖維素溶液的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施例
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0014]實(shí)施例1
[0015]纖維素離子液體溶液在80°C時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線測(cè)試
[0016]選擇直徑為Icm的載臺(tái)為本次試驗(yàn)的樣品臺(tái)，開啟圖1中的循環(huán)油浴并設(shè)定溫度在80°C，待上、下載臺(tái)溫度恒定時(shí)開始加樣，為方便加樣可通過(guò)計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)下載臺(tái)向下移動(dòng)，待樣品加好后回復(fù)至初始位置，為了防止載臺(tái)溫度的散失，可通過(guò)加裝圖1中的防護(hù)罩進(jìn)行保溫，設(shè)定本次試驗(yàn)時(shí)上下載臺(tái)距離8mm為初始位置。此時(shí)因溶液表面張力的作用將會(huì)與上下載臺(tái)形成如圖2a的形狀。通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定下載臺(tái)向下移動(dòng)速度為300mm/min，在下載臺(tái)下移的過(guò)程中纖維素離子液體溶液受到拉伸，但因?yàn)楸砻鎻埩Φ拇嬖谌芤罕焕斓臓顟B(tài)會(huì)延續(xù)一段時(shí)間，如圖2b，c所示，最終溶液破裂到達(dá)測(cè)試終點(diǎn)，如圖2d。在位移傳感器和測(cè)力傳感器的記錄下，將數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)中繪制出如圖3所示的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0017]實(shí)施例2
[0018]聚丙烯熔體的應(yīng)力應(yīng)變曲線測(cè)試
[0019]聚丙烯是可以熔融的高分子，其熔點(diǎn)大約是170°C，為此本次測(cè)試樣品載臺(tái)的加熱方式改為電加熱，并固定下載臺(tái)，通過(guò)上載臺(tái)的上移進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。選擇載臺(tái)的直徑為15mm，設(shè)定上下載臺(tái)距離1mm為初始位置。當(dāng)載臺(tái)溫度加熱到170°C時(shí)，將一定量的聚丙稀顆粒放在載臺(tái)上待其完全熔融后，將上載臺(tái)返回至初始位置，并用防護(hù)罩進(jìn)行保溫，在表面張力的作用下形成與實(shí)例I中圖2a類似的形狀。設(shè)定上載臺(tái)向上移動(dòng)速度為800mm/min，直至熔體斷裂，在位移傳感器和測(cè)力傳感器的記錄下得到聚丙烯熔體的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于通過(guò)設(shè)計(jì)合適的樣品載臺(tái)，配備高精度力學(xué)測(cè)試元件，可以獲得流體在拉伸過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系曲線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所述的流體可以是高分子熔體，也可以是高分子在溶劑中溶解而得到的高分子溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所述的樣品載臺(tái)為圓形，直徑為5-15_，可拆卸、更換，載臺(tái)溫度控制范圍為室溫_250°C，其中溫度控制可采用油浴循環(huán)加熱或電加熱方式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所述的流體應(yīng)變的發(fā)生可以是通過(guò)上載臺(tái)的上移，也可以是通過(guò)下載臺(tái)的下移來(lái)完成，其中上下載臺(tái)的最大距離可達(dá)20cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所采用的高精度力學(xué)測(cè)試元件可以測(cè)量10mN-5cN的力的變化。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所發(fā)明的裝置可以快速獲得流體宏觀拉伸性能的相關(guān)信息，在熱塑性材料的吹膜成形、高分子纖維制備、膠黏劑研發(fā)以及涂料行業(yè)具有應(yīng)用價(jià)值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于通過(guò)設(shè)計(jì)合適的樣品載臺(tái)，配備高精度力學(xué)測(cè)試元件，可以獲得流體在拉伸過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系曲線圖。本發(fā)明裝置可以快速獲得流體宏觀拉伸性能的相關(guān)信息，在熱塑性材料的吹膜成形、高分子纖維制備、膠黏劑研發(fā)以及涂料行業(yè)具有應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】G01N3/18
【公開號(hào)】CN105547853
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510917787
【發(fā)明人】馬博謀, 侯秀良, 喬雪
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日