CN100507535C - 高压玻璃化转变温度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种高压玻璃化转变温度测试装置。其特征是采用差动应变器作为位移传感器来直接测量试件的应变量。该装置主要由差动应变器、应变架、预应力消除机构、高压容器、恒温浴、测量导管和连接钢丝组成。差动变压器主要由差动线圈和差动铁芯组成；应变架主要由固定架、活动架和导向架组成；预应力消除机构主要由固定铁芯和永久磁铁组成；高压容器主要由容器筒体、容器顶盖和高压介质入口组成。本发明的效果和益处是：由于无需在高压容器的筒体上开设可视窗，从而克服了由此引起的高压容器加工制造上的困难；由于采用了差动应变器来测量试件的应变量，从而达到了直接测量的效果。该装置可广泛应用于高分子材料领域材料性能的测试。

Description

高压玻璃化转变温度测试装置

技术领域

本发明属于化工机械技术领域，涉及一种在高压下测试玻璃化转变温度的装置。

背景技术

玻璃化转变温度是非晶态聚合物材料的重要性质参数，它直接影响到材料的工艺性能和使用性能。因此，建立简单实用的玻璃化转变温度测试方法和手段，对聚合物的加工与处理来说是十分重要的。

玻璃化转变温度测试方法目前有多种，例如膨胀计法、热分析法、核磁共振法、反相色谱法、热机械性能法等，但适用于高压下玻璃化转变温度测试的方法却不多。附图1是现有的高压玻璃化转变温度测试装置，它是基于蠕变柔量法建立的。其原理是，发生玻璃化转变时蠕变柔量存在较大的变化，因此跟踪蠕变柔量(应变)随温度的变化，即可得到玻璃化转变温度。

附图1所示的现有的高压玻璃化转变温度测试装置主要由带有可视窗口的高压釜，高差计等组成。在高压釜上设置有可视窗口，借此，试样的应变量可通过置于高压釜外的高差计进行间接测量。该测试装置的优点是适用范围较广，可用于高压环境，不需复杂的数据处理；缺点是高压釜需要安装可视窗口，设备的加工制造困难。此外，试样的应变量无法直接测量。

发明内容

本发明的目的是，提供一种高压玻璃化转变温度测试装置，该装置能具有现有高压玻璃化转变温度测试装置的优点，并能克服其加工制造困难和无法直接测量的缺点。

本发明的技术方案如下：

一种高压玻璃化转变温度测试装置，其特征在于：采用差动变压器作为位移传感器来直接测量式样的应变量。该测试装置主要由差动变压器、应变架、预应力消除机构、高压容器、恒温浴、测量导管和连接钢丝组成(其余为常规配件，如：温度、压力测量仪表，管线，阀门等，这些配件可根据需要配置)。差动变压器主要由差动铁芯和差动线圈组成(其余为常规配件，如信号线等，这些配件可根据需要配置)，其作用是将试件的应变量转换成电信号输出，相当于一个位移传感器。应变架主要由固定架、活动架和导向架组成(其余为常规配件，如连接螺钉等，这些配件可根据需要配置)，试件被夹持在固定架和活动架之间。导向架是为滑动架的位移起导向作用，它的一端固定在固定架上，活动架可在导向架两端之间滑动。应变架的作用是使试件在重力(主要由活动架提供)作用下产生应变，该应变量就是活动架的位移量。也就是说，通过测量活动架的位移，就可测得试件的应变量。预应力消除机构主要由固定铁芯和永久磁铁组成(其余为常规配件，如给永久磁铁加设保护套等，这些配件可根据需要配置)，它的作用是在开始测量前消除试件承受的重力，不使试件产生初始应变。高压容器主要由容器筒体、容器顶盖和高压介质入口组成(其余为常规配件，如管线、阀门、安全防护等，这些配件可根据需要配置)，它的作用是为试件提供高压环境，这是通过高压介质入口将高压介质导入容器筒体内来实现的。试件的试验温度由恒温浴提供并保持在所需值。连接钢丝将预应力消除机构的固定铁芯、差动变压器的差动铁芯以及应变架的活动架连接在一起，它的作用有两个：一是在开始测试前，通过预应力消除机构给应变架的活动架传递一个与试件所受重力大小相等、方向相反的力，以消除试件上的预应力；二是在开始测试后，将活动架的位移(即测试试件的应变量)传递给差动变压器。应变架的固定架连接在高压容器的容器顶盖上，导向架和活动架悬挂在高压容器的容器筒体内。测量导管连接在压力容器的容器顶盖上，并与容器筒体连通。差动变压器设置在高压容器的容器顶盖上，差动变压器的差动线圈设置在测量导管外部，差动变压器的差动铁芯设置在测量导管的内部。测量导管与高压容器的容器顶盖连接的另一端，设置有预应力消除机构。预应力消除机构的永久磁铁设置在测量导管的外部，固定铁芯设置在测量导管的内部。高压容器浸置在恒温浴中。

在测量开始之前，先将试件夹持在应变架上，并将预应力消除机构中的永久磁铁套在测量导管的外部，预应力消除机构中的固定铁芯便被永久磁铁吸住，调节永久磁铁的位置，便可消除作用在试件上的重力，使试件处于不受重力作用的状态。然后，通过高压容器的高压介质入口导入高压介质，并使高压容器的容器筒体内的压力保持在所需值。同时，通过恒温浴给高压容器加热，并使高压容器的容器筒体内的温度保持在所需值。当试件所处的环境(温度、压力等)符合测试条件后，开始进行测试。此时，移走测量导管外的预应力消除机构的永久磁铁，使试件处于受重力作用的状态，试件便开始产生应变，其应变量(即应变架的活动架的位移量)可通过连接钢丝传递至差动变压器的差动铁芯，再由差动变压器转变成电信号后输出。

本发明涉及的高压玻璃化转变温度测试装置，与附图1所示的现有的高压玻璃化转变温度测试装置相同的是，都是基于蠕变柔量法的测试原理，即通过测量试件的应变量来测量玻璃化转变温度，二者所用的试件相同；不同的是，附图1所示的现有的高压玻璃化转变温度测试装置是用高差计来间接测量试件的应变量，而本发明涉及的高压玻璃化转变温度测试装置是用差动变压器来直接测量试件的应变量。

本发明的优点和效果在于，由于无需在高压容器筒体上开设可视窗，从而克服了由此引起的高压容器加工制造上的困难；由于采用了差动变压器来测量试件的应变量，从而达到了直接测量的效果。

本发明可广泛应用于高分子材料领域材料性能的测试。

附图说明

图1是现有的高压玻璃化转变温度测试装置。

图中：1 可视窗，2 试件，3 配重，4 托盘，5 高压容器，6 高压介质入口，7 高差计。

图2是本发明的一个实施例。

图中：1 固定铁芯，2 永久磁铁，3 测量导管，4 差动线圈，5 差动铁芯，6 容器顶盖，7 连接钢丝，8 固定架，9 试件，10 导向架，11 活动架，12 容器筒体，13 恒温浴，14 高压介质入口。

具体实施方式

以下结合附图2和技术方案，详细叙述本发明的具体实施方式。

附图2所示的高压玻璃化转变温度测试装置，采用差动变压器作为位移传感器来直接测量试件的应变量。该试验装置主要由差动变压器、应变架、预应力消除机构、高压容器、恒温浴13、测量导管3和连接钢丝7组成。差动变压器主要由差动线圈4和差动铁芯5组成，其作用是将试件9的应变量转换成电信号输出，相当于一个位移传感器。应变架主要由固定架8、活动架11和导向架10组成。试件9被夹持在固定架8和活动架11之间。导向架10是为活动架11的位移起导向作用，它的一端固定在固定架8上，活动架11可在导向架10两端之间滑动。应变架的作用是使试件9在重力(主要由活动架11提供)作用下产生应变，该应变量就是活动架11的位移量。也就是说，通过测量活动架11的位移，就可测得试件9的应变量。预应力消除机构主要由固定铁芯1和永久磁铁2组成，它的作用是在开始测量前，消除试件9所承受的重力，不使试件9产生初始应变。高压容器主要由容器筒体12、容器顶盖6和高压介质入口14组成。它的作用是为试件9提供高压环境，这是通过高压介质入口14将高压介质导入容器筒体内来实现的。试件9的试验温度由恒温浴13提供并保持在所需值。连接钢丝7将预应力消除机构的固定铁芯1、差动变压器的差动铁芯5以及应变架的活动架11连接在一起，它的作用有两个：一是开始测试之前，通过预应力消除机构给应变架的活动架11传递一个与试件9所承受的重力大小相等、方向相反的力，以消除试件9上的预应力；二是在开始测试后，将活动架11的位移(即试件9的应变量)传递给差动变压器。应变架的固定架8连接在高压容器的容器顶盖6上，导向架10和活动架11悬挂在高压容器的容器筒体12内。测量导管3连接在高压容器的容器顶盖6上，并与容器筒体12连通。差动变压器设置在高压容器的容器顶盖6上，差动变压器的差动线圈4设置在测量导管3的外部，差动变压器的差动铁芯5设置在测量导管3的内部。测量导管3与高压容器的容器顶盖6连接的另一端，设置有预应力消除机构。预应力消除机构的永久磁铁2设置在测量导管3的外部，固定铁芯1设置在测量导管3的内部。高压容器浸置在恒温浴13中。在测量开始前，先将试件9夹持在应变架上，并将预应力消除机构中的永久磁铁2套在测量管3的外部。预应力消除机构的固定铁芯1便被永久磁铁2吸住，调节永久磁铁2的位置，便可消除作用在试件9上的重力，使试件9处于不受重力的状态。然后，通过高压容器的高压介质入口14导入高压介质(如二氧化碳、氮气、空气等)，并使高压容器的容器筒体12内的压力保持在所需值。同时，通过恒温浴13给高压容器加热，并使高压容器的容器筒体12内的温度保持在所需值。当试件9所处的环境(温度、压力等)符合测试条件后，开始进行测试。此时，移走测量导管3外的预应力消除机构的永久磁铁2，使试件9处于受重力作用的状态，试件9便开始产生应变，其应变量(即应变架的活动架11的位移量)可通过连接钢丝7传递至差动应变器的差动铁芯5，再由差动应变器转换成电信号输出。

Claims (1)

1.一种高压玻璃化转变温度测试装置，其特征在于：采用差动变压器作为位移传感器来直接测量试件(9)的应变量；该测试装置主要由差动变压器、应变架、预应力消除机构、容器筒体(12)、恒温浴(13)、测量导管(3)和连接钢丝(7)组成；差动变压器主要由差动线圈(4)和差动铁芯(5)组成；应变架主要由固定架(8)、活动架(11)和导向架(10)组成；试件(9)被夹持在固定架(8)和活动架(11)之间；导向架(10)的一端固定在固定架(8)上，活动架(11)可在导向架(10)的两端之间滑动；预应力消除机构主要由固定铁芯(1)和永久磁铁(2)组成；高压容器主要由容器筒体(12)、容器顶盖(6)和高压介质入口(14)组成；试件(9)的试验温度由恒温浴(13)提供并保持在所需值；连接钢丝(7)将预应力消除机构的固定铁芯(1)、差动变压器的差动铁芯(5)以及应变架的活动架(11)连接在一起；应变架的固定架(8)连接在高压容器的容器顶盖(6)上，导向架(10)和活动架(11)悬挂在高压容器的容器筒体(12)内；测量导管(3)连接在压力容器的容器顶盖(6)上，并与容器筒体(12)连通；差动变压器设置在高压容器的容器顶盖(6)上，差动变压器的差动线圈(4)设置在测量导管(3)的外部，差动变压器的差动铁芯(5)设置在测量导管(3)的内部；测量导管(3)的一端连接在容器顶盖(6)上，另一端设置有预应力消除机构；预应力消除机构的永久磁铁(2)设置在测量导管(3)的外部，预应力消除机构的固定铁芯(1)设置在测量导管(3)的内部；高压容器浸置在恒温浴(13)中。

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