CN113504256B - 高分子材料热老化测试设备及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高分子材料热老化测试设备和测试方法，包括：箱体，其依次包括左腔体、测试腔体、右腔体，所述测试腔体内安装有立柱，所述立柱的顶部安装有测试平台；热循环组件，其设置有两个螺杆、活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ和两个电机，两个螺杆分别安装在所述左腔体和右腔体，所述活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ上均开设有孔，所述孔内壁设置有内螺纹，两个螺杆的第二螺杆部分别穿设在所述活塞板Ⅰ和活塞板Ⅱ的孔内，所述左腔体和右腔体之间连通有气流循环管道，所述左腔体内安装有加热组件，所述气流循环管道内安装有温度传感器Ⅱ；控制器。本发明达到了对高分子材料进行热老化实验的效果，有效避免了测试腔体内的热量出现集中不扩散的问题。

Description

高分子材料热老化测试设备及测试方法

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高分子材料热老化测试设备及测试方法。

背景技术

高分子材料具有着质地轻、耐磨损、耐腐蚀等优势，被广泛的应用在各个领域中，而近几年电子电气与航空航天以及海洋工程等领域对于高分子材料的需求也在不断上涨。但是，高分子在老化过程中会出现降解，断链成为小分子，致使材料自身的多种优势逐渐被弱化，失去原有的应用价值，形成资源损失。在老化中，热老化又是高分子材料老化中最为常见的一种老化现象，研究热老化对高分子材料性能的研究具有重要意义，现有的高分子材料热老化通常是在热老化实验箱进行试验，但是现有的热老化试验箱在测试时，由于快速升温，往往对材料产生影响，使测试误差较大，测试效率偏低，影响对高分子材料热老化的研究。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高分子材料热老化测试设备及测试方法，能够有效降低测试误差，提高测试效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，根据本发明的一个方面，本发明提供了高分子材料热老化测试设备，包括：

箱体，其依次包括左腔体、测试腔体、右腔体，所述测试腔体内设置有下输气管和上输气管分别连通所述左腔体和右腔体，所述下输气管和上输气管上均设置有多个换气孔，所述测试腔体内安装有立柱，所述立柱的顶部安装有测试平台，所述测试腔体内安装有温度传感器Ⅰ；

热循环组件，其设置有两个螺杆、活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ和两个电机，两个螺杆分别安装在所述左腔体和右腔体内，所述螺杆自上而下由第一螺杆部、第二螺杆部和底座组成，所述第一螺杆部穿出箱体且与箱体轴承连接，所述第二螺杆部的外壁设置有外螺纹，所述第二螺杆部的底端与所述底座轴承连接，两个螺杆的底座分别固定在所述左腔体和右腔体的底部，所述活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ上均开设有孔，所述孔内壁设置有内螺纹，两个螺杆的第二螺杆部分别穿设在所述活塞板Ⅰ和活塞板Ⅱ的孔内，所述内螺纹和外螺纹配合卡嵌，两个电机分别连接两个螺杆的第一螺杆部并控制螺杆旋转，所述左腔体和右腔体之间连通有气流循环管道，所述左腔体内安装有加热组件，所述气流循环管道内安装有温度传感器Ⅱ；

控制器，其分别与所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、加热组件、电机电连接。

优选的是，所述活塞板Ⅰ安装在所述左腔体内，所述活塞板Ⅰ的长和宽略小于所述左腔体的横截面的长和宽。

优选的是，所述活塞板Ⅱ安装在所述右腔体内，所述活塞板Ⅱ的长和宽略小于所述右腔体的横截面的长和宽。

优选的是，所述测试平台内安装有压力传感器。

优选的是，还包括显示器，所述显示器安装在所述箱体外，连接所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和压力传感器。

优选的是，所述活塞板Ⅰ和活塞板Ⅱ上均开设有通风孔。

优选的是，所述测试腔体的侧壁设置有透明观察窗。

优选的是，所述加热组件为电阻丝或电热管。

本发明还提供了高分子材料热老化测试方法，包括以下步骤：

步骤一、制备测试件，将测试件切成条状或块状，将测试件放入所述测试平台上；

步骤二、控制器控制加热组件进行加热，电机驱动两个螺杆正向、反向旋转，使所述活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ分别向下、向上滑动，推动气流在左腔体、测试腔体、右腔体和气流循环管道内循环流通，使测试腔体内温度缓慢升高，对测试件进行热老化测试；

步骤三、当温度传感器Ⅰ检测到的温度达到预定温度时，加热组件停止工作；

步骤四、当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差小于5℃时，电机停止工作，当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差大于5℃时，电机开启工作，并根据温差的大小控制电机调节螺杆的转速；

步骤五、检测压力传感器检测到的压力值，通过透明观察窗对测试件进行观测；

步骤六、取出测试件，完成热老化测试。

本发明至少包括以下有益效果：本发明设置在测试腔体的两侧分别设置左腔体和右腔体，测试腔体内设置测试平台用于盛放高分子测试件，左右腔体内均设置有螺杆和活塞板，两个活塞板沿螺杆上下移动运动，推动加热组件加热的气流在三个腔体内循环流通，增加测试腔体内的温度均匀性，另外可以根据气流循环管道和测试腔体内的温度差，通过电机调整两个活塞板的移动速度，从而达到降低温差、提高温度均匀性、降低测试误差、提高测试效率的目的，且操作简单，灵活性强。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一种技术方案的结构示意图；

图2为本发明的一种技术方案中螺杆和活塞板Ⅰ的结构示意图；

图3为本发明的另一种技术方案的结构示意图；

图4为本发明的另一种技术方案中第一转动臂和第二转动臂的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1～4所示，本申请实施例提供了高分子材料热老化测试设备，包括：

箱体，其依次包括左腔体200、测试腔体100、右腔体300，所述测试腔体100内设置有下输气管101和上输气管102分别连通所述左腔体200和右腔体300，所述下输气管101和上输气管102上均设置有多个换气孔，所述测试腔体100内安装有立柱103，所述立柱103的顶部安装有测试平台104，所述测试腔体100内安装有温度传感器Ⅰ；

热循环组件，其设置有两个螺杆202、活塞板Ⅰ201、活塞板Ⅱ301和两个电机302，两个螺杆202分别安装在所述左腔体200和右腔体300内，所述螺杆202自上而下由第一螺杆部210、第二螺杆部211和底座212组成，所述第一螺杆部210穿出箱体且与箱体轴承连接，所述第二螺杆部211的外壁设置有外螺纹，所述第二螺杆部211的底端与所述底座212轴承连接，两个螺杆的底座212分别固定在所述左腔体200和右腔体300的底部，所述活塞板Ⅰ201、活塞板Ⅱ301上均开设有孔，所述孔内壁设置有内螺纹，两个螺杆202的第二螺杆部211分别穿设在所述活塞板Ⅰ201和活塞板Ⅱ301的孔内，所述内螺纹和外螺纹配合卡嵌，两个电机302分别连接两个螺杆的第一螺杆部210并控制螺杆旋转，所述左腔体200和右腔体300之间连通有气流循环管道400，所述左腔体200内安装有加热组件203，所述气流循环管道400内安装有温度传感器Ⅱ；

控制器，其分别与所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、加热组件203、电机302电连接。

本技术方案中，在测试腔体100的两侧分别设置左腔体200和右腔体300，在右腔体300的底部和左腔体200的左侧顶部均开设有孔，在左腔体200的左侧和左腔体200、测试腔体100、右腔体300的底部设置有连通的L形气流循环管道400，所述气流循环管道400通过孔与左腔体200和右腔体300连通。所述测试腔体100内安装有立柱103，立柱103的顶部安装测试平台104，测试平台104内放置测试件，左腔体200内安装活塞板Ⅰ和一个螺杆，所述螺杆202自上而下依次包括第一螺杆部210、第二螺杆部211和底座212，所述第一螺杆部210的顶端穿过左腔体200的顶部与电机302连接，第一螺杆部210与左腔体200顶壁轴承连接，第二螺杆部211的底部与底座212轴承链接，底座212安装在左腔体200的底部，活塞板Ⅰ的中间开设有孔，第二螺杆部211穿入孔内，孔的内壁设置有内螺纹，第二螺杆部211的外壁设置有外螺纹，内螺纹和外螺纹匹配插合在一起，左腔体200内还安装有电热组件。右腔体300内安装活塞板Ⅱ和另一个螺杆，所述螺杆202自上而下依次包括第一螺杆部210、第二螺杆部211和底座212，所述第一螺杆部210的顶端穿过右腔体300的顶部与电机302连接，第一螺杆部210与右腔体300顶壁轴承连接，第二螺杆部211的底部与底座212轴承链接，底座212安装在右腔体300的底部，活塞板Ⅱ的中间开设有孔，第二螺杆部211穿入孔内，孔的内壁设置有内螺纹，第二螺杆部211的外壁设置有外螺纹，内螺纹和外螺纹匹配插合在一起。测试腔体100内和气流循环管道400内分别安装温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ，控制器监测各个传感器的检测数值，并能通过控制电机302调整螺杆202的转速，从而控制两个活塞板的升降速度。使用时，将测试件放在测试平台104上，加热丝加热，控制器控制螺杆202转动，使两个活塞板上升或下降，将左腔体200内加热后的热气体推入测试腔体100内，随后经过右腔体300、气流循环管道400完成气流循环，使测试腔体100内温度均匀。本发明所述测试设备，在测试腔体100内设置测试平台104用于盛放高分子测试件，左右腔体内均设置连接有活塞板，两个活塞板同步配合运动，推动加热组件203加热的气流在三个腔体内循环流通，增加测试腔体100内的温度均匀性，避免测试腔体100的温度骤变而对待测件产生影响。另外，通过温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ监测到的测试腔体100和气流循环管道400内的温度差，调整螺杆202的转速，从而控制两个活塞板的升降速率，进而快速调整测试腔体100和气流循环管道400内的温度差，降低测试误差，提高测试效率。

如图3～4所示，本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述立柱103的顶部安装有第一转动臂110，所述测试平台104的底部安装有第二转动臂120，所述第二转动臂120上设置有轴孔121，所述第一转动臂110设置有与所述轴孔121相配合的转轴111，所述转轴111穿过所述轴孔121，所述转轴111的两侧对称设置有两个电动收缩杆105，所述电动收缩杆105的两端分别轴承连接所述立柱103和测试平台104，两个电动收缩杆105位于转轴111的转动平面上，所述测试平台104为上开口的盒体结构。两个电动收缩杆配合伸长和缩短，转轴转动使测试平台104左右摆动，测试件位于测试平台104上发生翻转，防止测试件因长时间固定导致其与测试平台104的接触面受热不均，使实验结果更加准确。

在另一些技术方案中，如图1所示，所述活塞板Ⅰ安装在所述左腔体200内，所述活塞板Ⅰ201的长和宽略小于所述左腔体200的横截面的长和宽。所述活塞板Ⅰ201水平卡嵌在左腔体200内，推动左腔体200内气体流入测试腔体100。

在另一些技术方案中，如图1所示，所述活塞板Ⅱ安装在所述右腔体300内，所述活塞板Ⅱ301的长和宽略小于所述右腔体300的横截面的长和宽。所述活塞板Ⅱ301水平卡嵌在右腔体300内，推动右腔体300内气体流入气流循环管道400，促进气流循环。

在另一些技术方案中，所述测试平台104内安装有压力传感器。设置所述压力传感器监测压力值，进而判断高分子材料的热老化过程，提高测试准确性。

在另一些技术方案中，还包括显示器，所述显示器安装在所述箱体外，连接所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和压力传感器。所述显示器用于显示温度传感器和压力传感器监测到的温度和压力，便于试试监测。

在另一些技术方案中，所述活塞板Ⅰ301和活塞板Ⅱ302上均开设有通风孔。开设所述通风孔，便于箱体内气体流动。

在另一些技术方案中，所述测试腔体100的侧壁设置有透明观察窗。所述透明观察窗便于观察测试件的测试状态。

在另一些技术方案中，所述加热组件203为电阻丝或电热管。所述加热组件203对左腔体200内气体进行加热，加热后的气体随活塞板运动进行气流循环。

本申请实施例还提供了高分子材料热老化测试方法，包括以下步骤：

步骤一、制备测试件，将测试件切成条状或块状，将测试件放入所述测试平台上；

步骤二、控制器控制加热组件203进行加热，电机302驱动两个螺杆202正向、反向旋转，使所述活塞板Ⅰ201、活塞板Ⅱ301分别向下、向上滑动，推动气流在左腔体200、测试腔体100、右腔体300和气流循环管道400内循环流通，使测试腔体100内温度缓慢升高，对测试件进行热老化测试；

步骤三、当温度传感器Ⅰ检测到的温度达到预定温度时，加热组件停止工作；

步骤四、当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差小于5℃时，电机302停止工作，当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差大于5℃时，电机302开启工作，并根据温差的大小控制电机302调节螺杆202的转速；

步骤五、检测压力传感器检测到的压力值，通过透明观察窗对测试件进行观测；

步骤六、取出测试件，完成热老化测试。

本技术方案中，将测试件放在测试平台104上，加热丝加热，控制器控制两个螺杆202转动，使两个活塞板配合升降，将左腔体200内加热后的热气体推入测试腔体100内，随后经过右腔体300、气流循环管道400完成气流循环，使测试腔体100内温度均匀。当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差小于5℃时，电机302停止工作，当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差大于5℃时，电机302开启工作。另外通过温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ监测到的测试腔体100和气流循环管道400内的温度差，控制电机302调节螺杆202的转速，进而快速调整测试腔体100和气流循环管道400内的温度差，提高测试腔体100内的温度均匀性，降低测试误差，提高测试效率。设置所述压力传感器监测压力值，进而判断高分子材料的热老化过程，提高测试准确性。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明大体积混凝土智能控温装置及方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.高分子材料热老化测试设备，其特征在于，包括：

箱体，其依次包括左腔体、测试腔体、右腔体，所述测试腔体内设置有下输气管和上输气管分别连通所述左腔体和右腔体，所述下输气管和上输气管上均设置有多个换气孔，所述测试腔体内安装有立柱，所述立柱的顶部安装有测试平台，所述测试腔体内安装有温度传感器Ⅰ；

热循环组件，其设置有两个螺杆、活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ和两个电机，两个螺杆分别安装在所述左腔体和右腔体内，所述螺杆自上而下由第一螺杆部、第二螺杆部和底座组成，所述第一螺杆部穿出箱体且与箱体轴承连接，所述第二螺杆部的外壁设置有外螺纹，所述第二螺杆部的底端与所述底座轴承连接，两个螺杆的底座分别固定在所述左腔体和右腔体的底部，所述活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ上均开设有孔，所述孔内壁设置有内螺纹，两个螺杆的第二螺杆部分别穿设在所述活塞板Ⅰ和活塞板Ⅱ的孔内，所述内螺纹和外螺纹配合卡嵌，两个电机分别连接两个螺杆的第一螺杆部并控制螺杆旋转，所述左腔体和右腔体之间连通有气流循环管道，所述左腔体内安装有加热组件，所述气流循环管道内安装有温度传感器Ⅱ；

控制器，其分别与所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、加热组件、电机电连接；

其中，所述立柱的顶部安装有第一转动臂，所述测试平台的底部安装有第二转动臂，所述第二转动臂上设置有轴孔，所述第一转动臂设置有与所述轴孔相配合的转轴，所述转轴穿过所述轴孔，所述转轴的两侧对称设置有两个电动收缩杆，所述电动收缩杆的两端分别轴承连接所述立柱和测试平台，两个电动收缩杆位于转轴的转动平面上，所述测试平台为上开口的盒体结构。

2.如权利要求1所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，所述活塞板Ⅰ安装在所述左腔体内，所述活塞板Ⅰ的长和宽略小于所述左腔体的横截面的长和宽。

3.如权利要求1所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，所述活塞板Ⅱ安装在所述右腔体内，所述活塞板Ⅱ的长和宽略小于所述右腔体的横截面的长和宽。

4.如权利要求1所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，所述测试平台内安装有压力传感器。

5.如权利要求4所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，还包括显示器，所述显示器安装在所述箱体外，连接所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和压力传感器。

6.如权利要求1所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，所述活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ上均开设有通风孔。

7.如权利要求1所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，所述测试腔体的侧壁设置有透明观察窗。

8.如权利要求1所述的高分子材料热老化测试设备，其特征在于，所述加热组件为电阻丝或电热管。

9.基于如权利要求1～8任一项所述的高分子材料热老化测试设备的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制备测试件，将测试件切成条状或块状，将测试件放入所述测试平台上；

步骤二、控制器控制加热组件进行加热，电机驱动两个螺杆正向、反向旋转，使所述活塞板Ⅰ、活塞板Ⅱ分别向下、向上滑动，推动气流在左腔体、测试腔体、右腔体和气流循环管道内循环流通，使测试腔体内温度缓慢升高，对测试件进行热老化测试；

步骤三、当温度传感器Ⅰ检测到的温度达到预定温度时，加热组件停止工作；

步骤四、当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差小于5℃时，电机停止工作，当温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ检测到的温度之差大于5℃时，电机开启工作，并根据温差的大小控制电机调节螺杆的转速；

步骤五、检测压力传感器检测到的压力值，通过透明观察窗对测试件进行观测；

步骤六、取出测试件，完成热老化测试。

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