CN101051015A - 新型高聚物体系流变性能测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高聚物体系流变性能测定仪。该测定仪可用于测试超临界流体和超声辐照对高聚物体系流变性能和挤出成型制品性能的影响。所公开的流变仪包括超临界流体供应装置，包括依次相连接的超临界流体存贮器(1)、过滤器(2)、冷凝器(3)、流量计(4)、高压泵(5)、压力罐(6)、恒温恒压罐(7)、流量控制阀(8)；高聚物－超临界流体混合装置，包括挤出机，该挤出机包括加料装置、料筒、传动装置、挤出装置以及加热冷却装置，料筒上设置有超临界流体进气孔(11、12、13)，流量控制阀(8)的下游连接到进气孔上；以及流变性能测定装置，连接在料筒下游并与之流体连通，流变性能测定装置包括超声波发生器、压力传感器、温度传感器以及口模等。

Description

新型高聚物体系流变性能测定仪

技术领域

概括而言，本发明涉及一种对高聚物体系流变性能进行测试的装置。

具体地说，本发明旨在提供这样一种仪器，该仪器可以用于测定高聚物体系、高聚物-超临界流体体系的流变性能，研究超声辐照对高聚物体系、高聚物-超临界流体体系流变性能的影响，研究超声辐照对高聚物体系、高聚物-超临界CO₂体系熔融挤出成型制品性能的影响。

背景技术

几乎所有的高聚物成型技术都是依靠外力作用下高聚物的流动和变形来实现从高聚物原料或坯件到制品的转变的。掌握高聚物的流变性能，对分析和处理加工过程中的工艺和工程问题，对正确拟定高聚物加工工艺条件具有重要的指导意义。

超临界流体(Supercritical Fluids，SCF)是指处于临界压力(Pc)和临界温度(Tc)以上的流体，它既不同于气体，也不同于液体，兼有气体和液体的特点：密度与液体相近，因而具有很强的溶剂强度；同时粘度与气体相近，因此，流动性能比液体好得多，传质系数也比液体大得多。此外，SCF的密度、溶剂强度和粘度等性能可以通过压力和温度的变化方便地进行调节。因而，近年来，超临界流体技术在国内外受到普遍重视。

目前研究较多的超临界流体有：CO₂、N₂、水、丙烷、甲醇、乙烯、乙烷等。CO₂的临界温度为31.06℃，临界压力为7.39MPa，相比较而言临界条件容易达到，而且CO₂的化学性质不活泼，无毒、无味、价廉易得、可循环使用、绿色环保，是最常用的超临界流体。

CO₂分子的体积较小，在超临界条件下的粘度和表面张力很小，扩散系数很大，因此，很容易渗透进高聚物中，对高聚物有很强的增塑作用，可显著降低高聚物熔体的粘度，降低结晶性高聚物的熔点和玻璃态高聚物的玻璃化转变温度(Tg)。例如：低密度聚乙烯中加入0.5wt％的SC-CO₂，其表观粘度至少可降低25％。在SC-CO₂中，P＝2.5MPa时，聚甲基丙烯酸甲酯的Tg从110℃降至60℃；P＝20.3MPa时，聚苯乙烯的Tg从100℃降至35℃。

目前，通过引入SC-CO₂来降低高聚物体系的粘度已在萃取分离、石油化工、分析技术、化学反应、材料科学等许多方面得到应用，因此，超临界CO₂-高聚物体系流变性能的测量具有重要意义。但目前，测量高聚物流变性能所用的各种流变仪均不能用于测定高聚物-超临界CO₂体系的流变性能。

目前，利用超声波的特性人们将超声波引入到高聚物体系中，利用超声波在介质中引起的分子搅动和空化效应可以使高聚物体系的流变性能和粘弹性发生变化，此外，利用超声波的空化作用还可以排除高聚物体系中的气泡和低分子挥发物。因此，测定超声波对高聚物体系、高聚物-超临界体系流变性能和制品性能的影响具有重要意义。

在测定高聚物熔体粘度时，毛细管流变仪用得最为广泛。其优点是结构简单，可以在较宽的范围内调节温度和剪切速率，得到十分接近于加工条件的流变学物理量。此外，它还可以用来观察高聚物熔体的弹性和不稳定流动。常用毛细管流变仪的结构示意图如图3所示。

请参见图3，柱塞将料筒内的高聚物熔体从毛细管口模中挤出，通过压力、温度和流量的关系，经圆管内非牛顿流体的基本方程的推算，得到剪切应力-剪切速率，或表观黏度-剪切速率的流变曲线，最后经修正得到真实黏度-剪切速率的流变曲线。

在聚合物流变学的流动分析方程中，截面宽度W与厚度H之比较大的(W/H≥10)、横截面为矩形的流道作为缝隙口模处理。常用缝隙口模流变仪的结构示意图如图4所示。缝隙口模流变仪的优点是可以模拟薄片挤出过程，对高聚物熔体在缝隙口模中的流变过程进行分析，包括其切应力分布和速度分布，具有实际的生产意义。

发明内容

有鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种能够用于测定超临界流体和超声辐照对高聚物体系流变性能和制品性能影响的装置。

具体地说，本发明旨在提供这样一种仪器，该仪器可以用于测定高聚物体系、高聚物-超临界流体体系的流变性能，研究超声辐照对高聚物体系、高聚物-超临界流体体系流变性能的影响，研究超声辐照对高聚物体系、高聚物-超临界CO₂体系熔融挤出成型制品性能的影响。

为实现上述发明目的，所采用的基本技术方案如下：

一种高聚物体系流变性能测定仪，包括

一个超临界流体供应装置，该超临界流体供应装置包括依次相连接的超临界流体存贮器、过滤器、冷凝器、流量计、高压泵、压力罐、恒温恒压罐、流量控制阀；

一个高聚物-超临界流体混合装置，该高聚物-超临界流体混合装置包括用于对高聚物进行挤出操作的挤出机，所述挤出机包括加料装置、料筒、传动装置、挤出装置以及加热冷却装置，所述挤出机的所述料筒上设置有超临界流体进气孔，所述超临界流体供应装置的流量控制阀的下游连接到所述超临界流体进气孔上；以及

一个流变性能测定装置，该流变性能测定装置连接在所述挤出机的所述料筒的下游，并与所述挤出机的所述料筒流体连通，所述流变性能测定装置包括超声波发生器、压力传感器、温度传感器，以及口模。通过测量流量、压差等，可以计算出聚合物熔体在某一状态下的流变曲线和表观粘度。

另外，本发明的上述基本技术方案还可以包括下列技术特征中的一个或者多个或其各种组合。

·当所述高聚物体系流变性能测定仪被用作是毛细管口模流变仪时，在与所述超声波发生器相对的一端，所述流变性能测定装置设置有一垂向孔。所述垂向孔的核心部分设置有一套精致的毛细管，可具有不同的长径比，通过螺纹连接在所述垂向孔中，所述压力传感器设置在毛细管的进口及出口处，并在毛细管口模的出口处设置有一调节阀，以对挤出物的流量进行调节。而此时，在正对于所述挤出机料筒出料方向上的横向孔中设置有一堵块，温度传感器插置在该堵块中形成的一个插孔中。如此，构成了毛细管口模流变仪。

·当所述高聚物体系流变性能测定仪被用作是缝隙口模流变仪时，在正对于所述挤出机的所述料筒的出料方向上，所述流变性能测定装置设置有一横向孔。所述横向孔的核心部分为具有一定厚度及宽度的缝隙，可具有不同的宽度与厚度之比，通过螺纹连接在所述横向孔中，并在缝隙口模出口处设置有一调节阀，以对挤出物的流量进行调节；所述温度传感器和所述压力传感器设置在该缝隙口模上。而此时，在所述与超声波发生器相对的一端可以设置也可以不设置垂向孔。当上述与超声波发生器相对的一端设置有一垂向孔时，所述垂向孔中设置有一堵块。如此，构成了缝隙口模流变仪。

·所述超临界流体可以选自下列选项：CO₂、N₂、水、丙烷、甲醇、乙烯、乙烷。

·所述超临界流体优选为CO₂。

概言之，本发明在毛细管流变仪和缝隙口模流变仪原理的基础上设计了一种集毛细管流变仪和缝隙口模流变仪于一体的新型高聚物体系流变性能测定仪。

通过结合下面在具体实施方式中的具体描述，本领域技术人员将可以得知：本发明所提供的新型高聚物体系流变性能测定仪可用于测定高聚物体系、高聚物-超临界CO₂体系的流变性能，研究超声辐照对高聚物体系、高聚物-超临界CO₂体系流变性能的影响，研究超声辐照对高聚物体系、高聚物-超临界CO₂体系熔融挤出成型制品性能的影响。

附图说明

图1是本发明的新型高聚物体系流变性能测定仪的概略示意图；

图2-a是根据本发明的一个实施例的毛细管口模流变仪的示意图；

图2-b是根据本发明的另一个实施例的缝隙口模流变仪的示意图；

图3为常用毛细管流变仪的结构示意图；

图4为常用缝隙口模流变仪的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的若干优选实施例，对本发明的结构、原理、功能和各种有益效果作进一步的说明。

如附图1-3所示，本发明的新型高聚物体系流变性能测定仪包括超临界流体供应装置、高聚物-超临界流体混合装置和流变性能测定装置三部分。

在本发明的一个优选实施例中，所述高聚物体系流变性能测定仪由SC-CO₂供应装置、高聚物-SC-CO₂混合装置和流变性能测定装置三部分。

所述SC-CO₂供应装置包括依次相连接的CO₂存贮器1、过滤器2、冷凝器3、流量计4、计量输送器5、压力罐6、恒温恒压罐7、流量控制阀8。

所述CO₂存贮器1为高压CO₂气体钢瓶，其出口与过滤器2的进口相连接。所述过滤器2的出口与冷凝器3的进口相连接。所述冷凝器3是一个列管式热交换器，二氧化碳在管内流动，冷却剂在管外流动，以冷却管中的二氧化碳。所述冷凝器3的出口与流量计4的进口相连接。所述流量计4的出口与计量输送器5的进口相连接。

所述计量输送器5可选自螺杆泵、齿轮泵或柱塞泵。螺杆泵具有树脂计量无脉动的优点，但计量精度不高；高压齿轮泵具有树脂计量无脉动、计量准确的优点，但价格昂贵；柱塞泵具有计量精度高的优点，但用于树脂计量时有脉动。

所述计量输送器5的出口与压力罐6的一个进口相连接。所述压力罐6的出口和恒温恒压罐7的进口相连接。

所述恒温恒压罐7为夹套式结构，夹套内可以通入加热介质。所述加热介质包括过热水、蒸汽、热油等。所述恒温恒压罐7亦可为单层结构，通过罐的外壁加热。加热方式可以采用电加热、红外线加热或微波加热等。所述恒温恒压罐7也可选用其它具有高压加热功能的设备。

恒温恒压罐7的出口与流量控制阀8相连接。流量控制阀8的出口与混合装置中的进气孔11、12、13中的一个或两个或三个相联接。

所述混合装置可以采用挤出机，螺杆式挤出机和柱塞式挤出机均可，最好选用螺杆式挤出机。单螺杆挤出机和双螺杆挤出机均可，但最好选用双螺杆挤出机。与普通的挤出机相同，本发明的挤出机也是由加料装置、传动装置、挤出装置和加热冷却装置四部分组成。其中的加料装置、传动装置和加热冷却装置与普通挤出机一样，对于挤出装置，与普通的挤出机一样，本发明挤出机的挤出装置也主要包括螺杆和料筒两部分，其与普通挤出机的不同之处主要在料筒上：本发明的料筒在螺杆加料段、压缩段、均化段的适当位置各设置了一个用于输送超临界流体的进气孔11、12、13，以实现在挤出机加料段、压缩段、均化段通入超临界流体的目的。

所述流变性能测定装置是带有超声辐照装置的组合式口模，其主要包括：超声辐照装置(亦即超声波发生器、变幅杆以及超声波探头)、压力传感器、温度传感器、口模等。

所述组合式口模，在与所述超声波发生器相对的一端，可以设置有一垂向孔，而在正对于所述挤出机的料筒的出料方向上，也可以设置有一横向孔。

如图2-a所示，在本发明的一个实施例中，所述口模被用作是毛细管口模，则在与所述超声波发生器相对的一端，所述组合式口模设置有一垂向孔。所述垂向孔的核心部分为一套精致的毛细管，可具有不同的长径比，通过螺纹连接在所述垂向孔中，所述压力传感器设置在毛细管的进口及出口处，并在毛细管口模出口处设置有一调节阀，以对挤出物的流量进行调节。而此时，在正对于所述挤出机料筒出料方向上的横向孔中设置有一堵块，温度传感器插置在该堵块中形成的一个插孔中。如此，构成了毛细管口模流变仪。

换言之，当在熔体流动方向接上带有温度传感器的堵块、在超声波探头的下方接入毛细管口模时，该组合式口模即成为毛细管口模流变仪。

如图2-b所示，在本发明的另一个实施例中，当所述口模被用作是缝隙口模时，则在正对于所述挤出机的所述料筒的出料方向上，所述流变性能测定装置设置有一横向孔。所述横向孔的核心部分为具有一定厚度及宽度的缝隙，可具有不同的宽度与厚度之比，通过螺纹连接在所述横向孔中，并在缝隙口模出口处设置有一调节阀，以对挤出物的流量进行调节；所述温度传感器和所述压力传感器设置在该缝隙口模上。而此时，在所述与超声波发生器相对的一端可以设置也可以不设置有垂向孔。当上述与超声波发生器相对的一端设置有一垂向孔时，所述垂向孔中设置有一堵块。如此，构成了缝隙口模流变仪。

换言之，当在熔体流动方向接上缝隙口模、在超声波探头的下方用堵块密封时，该组合式口模即成为缝隙口模流变仪。

本发明设备的应用实例

(1)用毛细管流变仪测定高聚物体系的流变性能

首先，通过在熔体流动方向接上带有温度传感器的堵块、在超声波探头的下方接入毛细管口模使组合式口模14成为毛细管流变仪；接着，用堵块封堵混合装置中的超临界流体进气口11、12、13；然后，自料斗9加入聚合物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，经加料段、压缩段，至熔融段末端，高聚物最终成为塑化均匀的熔体，并在一定条件下从成为毛细管流变仪的组合式口模14中挤出，记录此条件下的流量、压差等，通过计算即可得到此条件下聚合物熔体的流变曲线和表观粘度等流变参数。

(2)用缝隙口模流变仪测定高聚物体系的流变性能

首先，通过在熔体流动方向接上缝隙口模、在超声波探头的下方用堵块密封使组合式口模14成为缝隙口模流变仪；接着，用堵块封堵混合装置中的超临界流体进气口11、12、13；然后，自料斗9加入聚合物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，经加料段、压缩段，至熔融段末端，高聚物最终成为塑化均匀的熔体，并在一定条件下从成为缝隙口模流变仪的组合式口模14中挤出，记录此条件下的流量、压差等，通过计算即可得到此条件下聚合物熔体的流变曲线和表观粘度等流变参数。

(3)用毛细管流变仪测定高聚物-超临界CO₂体系的流变性能

首先，通过在熔体流动方向接上带有温度传感器的堵块、在超声波探头的下方接入毛细管口模使组合式口模14成为毛细管流变仪；接着，自料斗9加入高聚物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，与此同时，CO₂在压力作用下由CO₂存贮器1经过滤器2、冷凝器3、流量计4、计量输送器5以所设定的温度、压力流入混合器6中，然后经恒温恒压罐7和流量控制阀8以设定的流量、压力和温度通过料筒上的加气孔11注入到高聚物体系中，由于SC-CO₂的高扩散性能，再加上螺杆的混合作用，使得SC-CO₂很快溶解于聚合物中，根据工艺及高聚物性能的不同还可以继续或者只是从料筒上的加气孔12、13注入SC-CO₂。至熔融段末端，最终成为塑化均匀的聚合物-SC-CO₂熔体。粘流态的高聚物-SC-CO₂流体通过均化段，并在一定条件下从成为毛细管流变仪的组合式口模14中挤出，通过设置于毛细管口模出口处的调节阀调节流量，以确保毛细管口模内的压力在SC-CO₂的临界压力之上，保证聚合物-SC-CO₂的均相体系。记录此条件下的流量、压差等，通过计算即可得到此条件下聚合物熔体的流变曲线和表观粘度等流变参数。

(4)用缝隙口模流变仪测定高聚物-超临界CO₂体系的流变性能

首先，通过在熔体流动方向接上缝隙口模、在超声波探头的下方用堵块密封使组合式口模14成为缝隙口模流变仪；接着，自料斗9加入高聚物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，与此同时，CO₂在压力作用下由CO₂存贮器1经过滤器2、冷凝器3、流量计4、计量输送器5以所设定的温度、压力流入压力罐6中，然后经恒温恒压罐7和流量控制阀8以设定的流量、压力和温度通过料筒上的加气孔11注入到高聚物体系中，由于SC-CO₂的高扩散性能，再加上螺杆的混合作用，使得SC-CO₂很快溶解于聚合物中，根据工艺及高聚物性能的不同还可以继续或者只是从料筒上的加气孔12、13注入SC-CO₂。至熔融段末端，最终成为塑化均匀的聚合物-SC-CO₂熔体。粘流态的高聚物-SC-CO₂流体通过均化段，并在一定条件下从成为缝隙口模流变仪的组合式口模14中挤出，通过设置于缝隙口模出口处的调节阀调节流量，以确保缝隙口模内的压力在SC-CO₂的临界压力之上，保证聚合物-SC-CO₂的均相体系。记录此条件下的流量、压差等，通过计算即可得到此条件下聚合物熔体的流变曲线和表观粘度等流变参数。

(5)研究超声辐照对高聚物体系流变性能的影响

首先，采用上述方法使组合式口模14成为缝隙口模流变仪或毛细管流变仪；接着，用堵块封堵混合装置中的超临界流体进气口11、12、13；然后，自料斗9加入聚合物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，经加料段、压缩段，至熔融段末端，高聚物最终成为塑化均匀的熔体，并在一定条件下从组合式口模14中挤出，与此相协调，在适当时刻启动超声波发生装置中的发生器，使其将一定频率和功率的超声波能传递给变幅杆、探头，并经探头将超声波能传递给测量管道中的高聚物体系。一定时间后，记录此条件下的流量、压差等，通过计算即可得到此条件下聚合物熔体的流变曲线和表观粘度等流变参数。

(6)研究超声辐照对高聚物-超临界CO₂体系流变性能的影响

首先，采用上述方法使组合式口模14成为缝隙口模流变仪或毛细管流变仪；接着，自料斗9加入高聚物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，与此同时，CO₂在压力作用下由CO₂存贮器1经过滤器2、冷凝器3、流量计4、计量输送器5以所设定的温度、压力流入压力罐6中，然后经恒温恒压罐7和流量控制阀8以设定的流量、压力和温度通过料筒上的加气孔11注入到高聚物体系中，由于SC-CO₂的高扩散性能，再加上螺杆的混合作用，使得SC-CO₂很快溶解于聚合物中，根据工艺及高聚物性能的不同还可以继续或者只是从料筒上的加气孔12、13注入SC-CO₂。至熔融段末端，最终成为塑化均匀的聚合物-SC-CO₂熔体。粘流态的高聚物-SC-CO₂流体通过均化段，并在一定条件下从组合式口模14中挤出，与此相协调，在适当时刻启动超声波发生装置中的发生器，使其将一定频率和功率的超声波能传递给变幅杆、探头，并经探头将超声波能传递给测量管道中的高聚物体系。通过设置于缝隙口模或毛细管口模出口处的调节阀调节流量，以确保缝隙口模或毛细管口模内的压力在SC-CO₂的临界压力之上，保证聚合物-SC-CO₂的均相体系。记录此条件下的流量、压差等，通过计算即可得到此条件下聚合物熔体的流变曲线和表观粘度等流变参数。

(7)研究超声辐照对高聚物体系熔融挤出成型制品性能的影响

首先，通过在熔体流动方向接上缝隙口模、在超声波探头的下方用堵块密封使组合式口模14成为挤板机头，并通过更换不同厚度的板机头成型出所需厚度的板材；然后，自料斗9加入聚合物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，经加料段、压缩段，至熔融段末端，高聚物最终成为塑化均匀的熔体，并在一定条件下进入机头和组合式口模14中。与此相协调，在适当时刻启动超声波发生装置中的发生器，使其将一定频率和功率的超声波能传递给变幅杆、探头，并经探头将超声波能传递给测量管道中的高聚物体系。粘流态的聚合物熔体在机头和组合式口模14的阻力造成的回压作用下被进一步混合塑化均匀，并定量定压地从机头口模挤出，成为口模所赋形样的板材。

(8)研究超声辐照对高聚物-超临界CO₂体系熔融挤出成型制品性能的影响

首先，通过在熔体流动方向接上缝隙口模、在超声波探头的下方用堵块密封使组合式口模14成为挤板机头，并通过更换不同厚度的板机头成型出所需厚度的板材；然后，自料斗9加入高聚物及各种助剂。进入到挤出机料桶中的高聚物体系在螺杆10的旋转作用下，由于料桶内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动，螺杆对聚合物进行输送并压实，与此同时，CO₂在压力作用下由CO₂存贮器1经过滤器2、冷凝器3、流量计4、计量输送器5以所设定的温度、压力流入压力罐6中，然后经恒温恒压罐7和流量控制阀8以设定的流量、压力和温度通过料筒上的加气孔11注入到高聚物体系中，由于SC-CO₂的高扩散性能，再加上螺杆的混合作用，使得SC-CO₂很快溶解于聚合物中，根据工艺及高聚物性能的不同还可以继续或者只是从料筒上的加气孔12、13注入SC-CO₂。至熔融段末端，最终成为塑化均匀的聚合物-SC-CO₂熔体，并在一定条件下进入机头和组合式口模14中。与此相协调，在适当时刻启动超声波发生装置中的发生器，使其将一定频率和功率的超声波能传递给变幅杆、探头，并经探头将超声波能传递给测量管道中的高聚物体系。粘流态的聚合物-SC-CO₂流体在机头口模14的阻力造成的回压作用下被进一步混合塑化均匀，并定量定压地从机头口模挤出。在机头口模处，由于压力突降，SC-CO₂过饱和，以气体形式从高聚物体系中迅速逸出，高聚物成为口模所赋形样的板材。

本发明的有益效果

(1)本发明的组合式口模将毛细管流变仪和缝隙口模流变仪有机结合，其既可以用作毛细管流变仪又可以用作缝隙口模流变仪，且都采用螺纹联接，安装拆卸简单，便于操作，并且可以降低成本。

(2)本发明将超临界流体发生输送装置、挤出机、毛细管流变仪、缝隙口模流变仪有机结合，从而实现了对高聚物-超临界流体体系流变性能的测定。

(3)本发明结合了毛细管流变仪和缝隙口模流变仪的特点，并且引入超声波，将超声辐照作用于高聚物体系、高聚物-SCF体系中，不仅可以使高聚物熔融挤出成型制品中可能存在的气泡得以消除，使高聚物-SCF体系中可能存在的气泡得以均匀分布或消除，而且可以研究高聚物体系、高聚物-SCF体系的流变性能(如体系的表观粘度、剪切应力与剪切速率的关系等)与超声波参数的关系，这些数据反映了超声辐照对高聚物体系、高聚物-SCF体系流变性能和成型制品性能的影响规律，对于将超声辐照引入到高聚物熔融挤出成型、超临界流体辅助高聚物熔融挤出成型等中具有重大的指导意义。

(4)本发明的毛细管流变仪可以根据需要很方便的改变其长径比，以达到在较宽的范围内调节切变速率的目的，即既可以在较低的剪切速率下研究高聚物熔体的流变特性，又可以在类似于实际加工过程中的较高的剪切速率下研究高聚物熔体的流变特性，因此，既可以满足科学理论分析的需要，又可以满足加工条件的实际需要。

(5)本发明的组合式口模还可以通过调节超声波探头的振幅和频率，测试不同振幅和频率的超声辐照对流经口模的高聚物熔体和高聚物-超临界流体体系剪切应力、表观粘度等的影响，研究不同振幅和频率的超声辐照对高聚物熔融挤出成型、超临界流体辅助高聚物熔融挤出成型等的影响。

(6)通过调节，本发明的口模还可以用于成型不同厚度的板材，以满足多种要求，使使用不受限制。

虽然通过参照本发明的若干具体实施例对本发明进行了描述，然而容易理解的是，这些实施例仅是例示性的，并非用以对本发明的范围加以限制。本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神实质的范围内对本发明的进行各种修正和更改。因而，本发明的保护范围理应包括这些修正和更改。

Claims (6)

1.一种高聚物体系流变性能测定仪，包括

一个超临界流体供应装置，该超临界流体供应装置包括依次相连接的超临界流体存贮器(1)、过滤器(2)、冷凝器(3)、流量计(4)、高压泵(5)、压力罐(6)、恒温恒压罐(7)、流量控制阀(8)；

一个高聚物-超临界流体混合装置，该高聚物-超临界流体混合装置包括用于对高聚物进行挤出操作的挤出机，所述挤出机包括加料装置、料筒、传动装置、挤出装置以及加热冷却装置，所述挤出机的所述料筒上设置有超临界流体进气孔(11、12、13)，所述超临界流体供应装置的流量控制阀(8)的下游连接到所述超临界流体进气孔(11、12、13)上；以及

一个流变性能测定装置，该流变性能测定装置连接在所述挤出机的所述料筒的下游，并与所述挤出机的所述料筒流体连通，所述流变性能测定装置包括超声波发生器、压力传感器、温度传感器，以及口模。

2.如权利要求1所述的高聚物体系流变性能测定仪，其特征在于：在与所述超声波发生器相对的一端，所述流变性能测定装置设置有一垂向孔；在正对于所述挤出机的料筒的出料方向上，所述流变性能测定装置设置有一横向孔。

3.如权利要求2所述的高聚物体系流变性能测定仪，其特征在于：所述与超声波发生器相对的垂向孔的核心部分设置有一套精致的毛细管，可具有不同的长径比，通过螺纹连接在所述垂向孔中，所述压力传感器设置在毛细管的进口及出口处，并在毛细管口模的出口处设置有一调节阀，以对挤出物的流量进行调节；

在正对于所述挤出机的料筒的出料方向上的横向孔中设置有一堵块，温度传感器插置在该堵块中形成的一个插孔中，

如此，构成了毛细管口模流变仪。

4.如权利要求2所述的高聚物体系流变性能测定仪，其特征在于：所述正对于挤出机料筒出料方向上的横向孔的核心部分为具有一定厚度及宽度的缝隙口模，可具有不同的宽度与厚度之比，通过螺纹连接在所述横向孔中，并在缝隙口模出口处设置有调节阀，以对挤出物的流量进行调节；所述温度传感器和所述压力传感器设置在该缝隙口模上；

在所述与超声波发生器相对的一端设置有垂向孔，所述垂向孔中设置有一堵块，

如此，构成了缝隙口模流变仪。

5.如权利要求1所述的高聚物体系流变性能测定仪，其特征在于所述超临界流体选自下列选项：

CO₂、N₂、水、丙烷、甲醇、乙烯、乙烷。

6.如权利要求1所述的高聚物体系流变性能测定仪，其特征在于：所述超临界流体是CO₂。

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