CN105547853A - 一种可测试流体应力应变曲线的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于通过设计合适的样品载台，配备高精度力学测试元件，可以获得流体在拉伸过程中应力应变的关系曲线图。本发明装置可以快速获得流体宏观拉伸性能的相关信息，在热塑性材料的吹膜成形、高分子纤维制备、胶黏剂研发以及涂料行业具有应用价值。

Description

一种可测试流体应力应变曲线的装置
技术领域
本发明涉及一种流体应力应变曲线的测试装置，具体来说是在传统万能材料试验机的基础上，通过设计合适的样品载台和采用高精度的力学测试系统测量流体在拉伸过程中力与位移的关系变化，属于高分子物理领域。
背景技术
应力应变曲线是描述材料力学性能的重要图形，呈现的是材料在外力作用下发生形变而记录的应力和应变的关系。万能材料试验机是测试高强度材料力学性能的常规设备，对于强度较低的纤维材料，单纤维强力仪可以很好的表征其力学性能。然而对于熔体或者高分子溶液来说，从宏观上表征其拉伸过程中力与位移的变化一直是个难题，但这对于高分子材料成型、胶黏剂研发和涂料工业又是极其重要的。例如在纺丝成型过程中熔体或高分子溶液从喷丝孔挤出的单轴拉伸，或者胶黏剂、涂料在使用时受到的拉伸等。为此市场上已有相应的拉伸流变仪诞生，如SER(SentmanatExtensionalRheometer)通用测试平台可用于测定熔体拉伸变形行为，CaBER(CapillaryBreakupExtensionalRheology)可用于测定高分子溶液在单轴拉伸时溶液细丝直径随拉伸时间的变化曲线，同时他们都可以测定流体的拉伸粘度等相关信息。
尽管如此，有关本发明所涉及的测定流体应力应变曲线的装置至今尚未见公开，其装置设想和测试方法也是由本发明首次提及。
发明内容
本发明在传统万能材料试验机的基础上，提出采用圆形样品载台代替样品夹具，再配备高精度力学测试系统，进而测量流体在拉伸过程中的应力应变曲线。
具体内容如下：
一种测试流体应力应变曲线的装置主要包括：(1)温度可控的样品载台和(2)可测试mN级微小变化的力学测试元件，通过计算机控制上下载台的移动获得流体拉伸过程中力随位移的变化曲线。
其中所述的流体可以是高分子熔体，也可以是高分子在溶剂中溶解而得到的高分子溶液。
所述的样品载台为圆形，直径为5-15mm，可拆卸、更换，载台温度控制范围为室温-250℃，其中温度控制可采用油浴循环加热或电加热方式。
所述的流体应变的发生可以是通过计算机控制上载台向上移动，也可以是控制下载台向下移动来完成，其中上下载台的最大距离可达20cm，上下载台的移动速度可控制在100-1000mm/min。
所采用的高精度力学测试元件可以测量10mN-5cN的力的变化。
此发明装置可以快速获得流体宏观拉伸性能的相关信息，在热塑性材料的吹膜成形、高分子纤维制备、胶黏剂研发以及涂料行业具有应用价值。
附图说明
为了更清楚的说明本发明，给出了测试纤维素离子液体溶液时采用的装置示意图，如图1所示，图2是纤维素溶液在拉伸时的变化示意图，图3是测得的纤维素溶液的应力应变曲线。
具体实施例
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
纤维素离子液体溶液在80℃时的应力应变曲线测试
选择直径为1cm的载台为本次试验的样品台，开启图1中的循环油浴并设定温度在80℃，待上、下载台温度恒定时开始加样，为方便加样可通过计算机调节下载台向下移动，待样品加好后回复至初始位置，为了防止载台温度的散失，可通过加装图1中的防护罩进行保温，设定本次试验时上下载台距离8mm为初始位置。此时因溶液表面张力的作用将会与上下载台形成如图2a的形状。通过计算机设定下载台向下移动速度为300mm/min，在下载台下移的过程中纤维素离子液体溶液受到拉伸，但因为表面张力的存在溶液被拉伸的状态会延续一段时间，如图2b，c所示，最终溶液破裂到达测试终点，如图2d。在位移传感器和测力传感器的记录下，将数据传到计算机中绘制出如图3所示的应力应变曲线。
实施例2
聚丙烯熔体的应力应变曲线测试
聚丙烯是可以熔融的高分子，其熔点大约是170℃，为此本次测试样品载台的加热方式改为电加热，并固定下载台，通过上载台的上移进行拉伸试验。选择载台的直径为15mm，设定上下载台距离10mm为初始位置。当载台温度加热到170℃时，将一定量的聚丙烯颗粒放在载台上待其完全熔融后，将上载台返回至初始位置，并用防护罩进行保温，在表面张力的作用下形成与实例1中图2a类似的形状。设定上载台向上移动速度为800mm/min，直至熔体断裂，在位移传感器和测力传感器的记录下得到聚丙烯熔体的应力应变曲线。

Claims (6)

1.一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于通过设计合适的样品载台，配备高精度力学测试元件，可以获得流体在拉伸过程中应力应变的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于：所述的流体可以是高分子熔体，也可以是高分子在溶剂中溶解而得到的高分子溶液。
3.根据权利要求1所述的一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于：所述的样品载台为圆形，直径为5-15mm，可拆卸、更换，载台温度控制范围为室温-250℃，其中温度控制可采用油浴循环加热或电加热方式。
4.根据权利要求1所述的一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于：所述的流体应变的发生可以是通过上载台的上移，也可以是通过下载台的下移来完成，其中上下载台的最大距离可达20cm。
5.根据权利要求1所述的一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于：所采用的高精度力学测试元件可以测量10mN-5cN的力的变化。
6.根据权利要求1所述的一种测试流体应力应变曲线的装置，其特征在于：所发明的装置可以快速获得流体宏观拉伸性能的相关信息，在热塑性材料的吹膜成形、高分子纤维制备、胶黏剂研发以及涂料行业具有应用价值。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101504343A (zh) * 2009-03-06 2009-08-12 兰州大学 一种直接拉伸试验装置的液压支撑体
US20110214509A1 (en) * 2008-09-08 2011-09-08 Gilles Hochstetter Method for predetermining the fatigue life of polymer composition
CN201993271U (zh) * 2011-04-01 2011-09-28 华东理工大学 一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱装置
CN202013302U (zh) * 2011-03-15 2011-10-19 攀钢集团有限公司 低温箱
CN203465154U (zh) * 2013-09-28 2014-03-05 中国科学院金属研究所 一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110214509A1 (en) * 2008-09-08 2011-09-08 Gilles Hochstetter Method for predetermining the fatigue life of polymer composition
CN101504343A (zh) * 2009-03-06 2009-08-12 兰州大学 一种直接拉伸试验装置的液压支撑体
CN202013302U (zh) * 2011-03-15 2011-10-19 攀钢集团有限公司 低温箱
CN201993271U (zh) * 2011-04-01 2011-09-28 华东理工大学 一种矩形截面试样慢拉伸应力腐蚀试验的环境箱装置
CN203465154U (zh) * 2013-09-28 2014-03-05 中国科学院金属研究所 一种带高温高压循环水的慢拉伸实验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林祥 等: "ＰＩＶ技术测试聚合物流体拉伸流动的实验研究", 《中国塑料》 *
钟磊 等: "聚合物流体拉伸流变测量技术的进展", 《材料导报 A：综述篇》 *

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