CN114088578A - 一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪与测试方法，涉及发泡材料制备技术领域，其中，超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，包括料筒，料筒包括依次连通的料筒前段、毛细管以及料筒后段，料筒前段用于装填被测物料，料筒前段设置有用于挤压被测物料的推动件，以将被测物料从料筒前段经毛细管流入料筒后段，料筒前段安装有第一压力传感器，料筒后段安装有第二压力传感器，以测量经过毛细管的被测物料的压力降；以及具有出料口的压力控制组件，压力控制组件安装在料筒后段，以控制出料口的出口流量和出口压力。本发明可以实现对超临界气体与高分子熔体均化混合物流变性能的测试。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料制备技术领域，特别涉及一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，还涉及一种超临界气体与高分子熔体混合物的测试方法。
背景技术
微孔发泡材料因其特殊的多孔泡沫结构，而拥有质量轻、节省原料、保温隔热的特点，被广泛应用在汽车零部件、隔热材料等领域。
微孔发泡根据发泡机理的不同可以分为物理发泡和化学发泡。物理发泡是使惰性气体在压力作用下溶于高分子熔体中，再通过减压使其气化而发泡；化学发泡是将化学发泡剂加入高分子熔体中，并使其发生化学反应释放气体而发泡。超临界气体是常用的物理发泡剂，这种方式相较于化学发泡更加环保。气体在超临界状态下会出现与常温常压截然不同的性质，同时压力的不同也会使超临界气体的性质和发生很大的改变，从而使加工过程中超临界气体与高分子熔体混合物的流变性质发生改变，最终影响微孔发泡材料的结构和性能。因此，测试超临界气体与高分子熔体混合物在不同压力下的流变特性，是调整物理发泡工艺的基础，具有极高的工程实际意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，可以在高于超临界气体产生气体的临界压力条件下测量熔体的流变性能，实现对超临界气体与高分子熔体均化混合物流变性能的测试。
本发明实施例还提供一种超临界气体与高分子熔体混合物的测试方法。
根据本发明第一方面的实施例，提供一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，包括料筒，所述料筒包括依次连通的料筒前段、毛细管以及料筒后段，所述料筒前段用于装填被测物料，所述料筒前段设置有用于挤压被测物料的推动件，以将被测物料从所述料筒前段经所述毛细管流入所述料筒后段，所述料筒前段安装有第一压力传感器，所述料筒后段安装有第二压力传感器，以测量经过所述毛细管的被测物料的压力降；以及具有出料口的压力控制组件，所述压力控制组件安装在所述料筒后段，以控制所述出料口的出口流量和出口压力。
根据本发明第一方面的实施例，所述压力控制组件包括安装座本体以及设置与所述安装座本体中的可调螺纹塞，所述可调螺纹塞的头部朝向所述料筒后段并设置有坡面，通过调节所述可调螺纹塞与所述毛细管出口位置之间的距离，以调控所述出料口出口流量和出口压力。
根据本发明第一方面的实施例，所述压力控制组件包括液压泵，所述出料口设置在所述液压泵出口。
根据本发明第一方面的实施例，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别位于所述毛细管的入口位置和出口位置。
根据本发明第一方面的实施例，所述推动件为柱塞或挤出机螺杆，以作为被测料流的推进动力。
根据本发明第一方面的实施例，料筒前段设置有进料口，所述进料口设置有定位环，以连接挤出机模头。
根据本发明第一方面的实施例，所述超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪还包括温度控制组件，以对所述料筒内的流道的温度，所述温度控制组件包括套设在所述料筒前段的第一温度控制件、套设在所述毛细管的第二温度控制件以及套设在所述筒后段的第三温度控制件。
根据本发明第一方面的实施例，所述毛细管包括对半设置的两个半管，两个所述半管的相对面设置有半槽，两个所述半管合拢后套入所述第二温度控制件中，以形成所述毛细管。
根据本发明第一方面的实施例，所述超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪还包括装夹组件，所述装夹组件包括对半设置的两个半圆筒夹具，两个所述半圆筒夹具通过螺栓进行连接，以将所述温度控制组件进行装夹固定，所述装夹组件还包括两个端板以及将两个所述端板进行连接的多根导柱，两个端板分别布置在所述料筒前段的端部和所述压力控制组件的端部，以将所述料筒前段、所述毛细管、所述料筒后段以及所述压力控制组件压紧。
根据本发明第二方面的实施例，提供一种超临界气体与高分子熔体混合物的测试方法，其特征在于，使用本发明第一方面实施例所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，包括以下步骤：
S1，使超临界气体与高分子熔体混合物充满所述料筒前段；
S2，推动件挤压料筒前段中的被测物料，调节毛细管末端的压力控制组件使第二压力传感器的示数高于超临界气体发泡压力；
S3，被测物料在推动件压力的作用下流经毛细管，通过测量超临界气体与高分子熔体混合物的压力降与流量数据，表征材料的流变特性。
上述超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，至少具有以下有益效果：在毛细管末端设置压力控制组件，通过压力控制组件控制第二压力传感器的示数高于超临界流体发泡的临界压力，从而确保通过毛细管的混合物中没有超临界气体产生的气泡存在，在毛细管中流动的熔体会产生压力降，通过测量流量和压力降，能够计算得出材料的流变性能。本发明可以在高于超临界气体产生气体的临界压力条件下测量熔体的流变性能，实现对超临界气体与高分子熔体均化混合物流变性能的测试。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明第一个实施例中流变仪的纵向断面图；
图2为本发明第一个实施例中流变仪的横向断面图；
图3为本发明第二个实施例中流变仪的纵向断面图；
图4为本发明第三个实施例中流变仪的纵向断面图。
图5为本发明第四个实施例中流变仪的纵向断面图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
实施例一
参照图1和图2，一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，包括料筒以及压力控制组件50，其中，料筒包括依次连通的料筒前段41、毛细管42以及料筒后段43。
具体的，料筒前段41用于装填被测物料，本实施例中，料筒前段41设置有进料口45，进料口45设置有定位环44，以连接挤出机模头，即通过进料口45向料筒前段41进料。料筒前段41设置有用于挤压被测物料的推动件，以将被测物料从料筒前段41经毛细管42流入料筒后段43，本实施例中，推动件为柱塞46或挤出机螺杆，以作为被测料流的推进动力。应用中，柱塞46通过螺纹与柱塞运动控制系统相连接，柱塞运动控制系统可以为液压缸或气压缸，通过柱塞运动控制系统可以控制柱塞46运动的速度。
另外，料筒前段41安装有第一压力传感器61，料筒后段43安装有第二压力传感器62，以测量经过毛细管42的被测物料的压力降。可以理解的是，第一压力传感器61和第二压力传感器61分别位于毛细管42的入口位置和出口位置，可以测量经过毛细管42的被测物料的压力降。第一压力传感器和第二压力传感器均是模块化设计，可进行拆装更换。
压力控制组件50具有出料口51，压力控制组件50安装在料筒后段43，以控制出料口51的出口流量和出口压力。具体而言，压力控制组件50包括安装座本体以及设置与安装座本体中的可调螺纹塞52，可调螺纹塞52的头部朝向料筒后段43并设置有坡面，通过调节可调螺纹塞52与毛细管42出口位置之间的距离，以调控出料口51出口流量和出口压力。如图1所示，安装座本体设置有连通料筒后段43的连通口，连通口与出料口51之间设置有调节腔，可调螺纹塞52安装在该调节腔内。通过旋动可调螺纹塞52，可使其头部的坡面与连通口的位置发生变化，控制连通口的流通有效通道大小，来调控出料口51出口流量和出口压力。
在毛细管42末端设置压力控制组件50，通过压力控制组件50控制第二压力传感器62的示数高于超临界流体发泡的临界压力，从而确保通过毛细管41的混合物中没有超临界气体产生的气泡存在，在毛细管中流动的熔体会产生压力降，通过测量流量和压力降，能够计算得出材料的流变性能。本实施例中的流变仪，能应用于超临界气体与高分子熔体混合物的测试中，被测物料即超临界气体与高分子熔体混合物。
优选的，毛细管42包括对半设置的两个半管，两个半管的相对面设置有半槽，两个半管合拢后套入第二温度控制件32中，以形成毛细管42。
超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪还包括温度控制组件，以对料筒内的流道的温度，温度控制组件包括套设在料筒前段41的第一温度控制件31、套设在毛细管42的第二温度控制件32以及套设在筒后段的第三温度控制件33。通过设置温度控制组件，可以保证被测物料处于所需要的温度调节。
超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪还包括装夹组件，装夹组件包括对半设置的两个半圆筒夹具11，两个半圆筒夹具11通过螺栓进行连接，以将温度控制组件进行装夹固定。装夹组件还包括两个端板21以及将两个端板21进行连接的多根导柱22，两个端板分别布置在料筒前段41的端部和压力控制组件50的端部，以将料筒前段41、毛细管42、料筒后段43以及压力控制组件50压紧。
该实施例中，料筒、毛细管、压力控制组件可快速组装，且采用模块化设计，可进行拆装更换。
实施例一还出示了一种超临界气体与高分子熔体混合物的测试方法，使用上述超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，包括以下步骤：
S1，使超临界气体与高分子熔体混合物充满料筒前段。
S2，柱塞下移，挤压料筒前段中的被测物料，调节毛细管末端的压力控制组件使第二压力传感器的示数高于超临界气体发泡压力。
S3，被测物料在推动件压力的作用下流经毛细管，通过测量超临界气体与高分子熔体混合物的压力降与流量数据，表征材料的流变特性。
实施例二
参照图3，与实施例一的区别在于压力控制组件50的结构不同，此实施例中，压力控制组件50包括液压泵53，出料口51设置在液压泵53出口。可以理解的是，通过液压泵可以直接控制料筒后段43的流量，进而控制料筒后段43的压力。
实施例三
参照图4，与实施例一的区别在于：料筒前段不另外设置进料孔与定位环，采取传统的加料方式。
实施例四
参照图5，与实施例一的区别在于：不采取柱塞推进被测物料，具体的，推动件为挤出机螺杆，以作为被测料流的推进动力。即料筒前段41与挤出机模头直接相连，通过挤出机螺杆的转动推动料流进入料筒前段41，通过毛细管42。料筒前段41上方为密闭螺钉，通过螺纹固定在固定套上，使料筒前端上方封闭，压力能够从挤出机模头传递至料筒前段41、毛细管42、及料筒后段43。
上述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，既能够采用传统的加料方式，也能够与挤出机直接连接，均可防止超临界气体在运输途中变为气体逸出。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：包括
料筒，所述料筒包括依次连通的料筒前段、毛细管以及料筒后段，所述料筒前段用于装填被测物料，所述料筒前段设置有用于挤压被测物料的推动件，以将被测物料从所述料筒前段经所述毛细管流入所述料筒后段，所述料筒前段安装有第一压力传感器，所述料筒后段安装有第二压力传感器，以测量经过所述毛细管的被测物料的压力降；以及
具有出料口的压力控制组件，所述压力控制组件安装在所述料筒后段，以控制所述出料口的出口流量和出口压力。
2.根据权利要求1所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述压力控制组件包括安装座本体以及设置与所述安装座本体中的可调螺纹塞，所述可调螺纹塞的头部朝向所述料筒后段并设置有坡面，通过调节所述可调螺纹塞与所述毛细管出口位置之间的距离，以调控所述出料口出口流量和出口压力。
3.根据权利要求1所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述压力控制组件包括液压泵，所述出料口设置在所述液压泵出口。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述第一压力传感器和第二压力传感器分别位于所述毛细管的入口位置和出口位置。
5.根据权利要求4所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述推动件为柱塞或挤出机螺杆，以作为被测料流的推进动力。
6.根据权利要求5所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：料筒前段设置有进料口，所述进料口设置有定位环，以连接挤出机模头。
7.根据权利要求4所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪还包括温度控制组件，以对所述料筒内的流道的温度，所述温度控制组件包括套设在所述料筒前段的第一温度控制件、套设在所述毛细管的第二温度控制件以及套设在所述筒后段的第三温度控制件。
8.根据权利要求7所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述毛细管包括对半设置的两个半管，两个所述半管的相对面设置有半槽，两个所述半管合拢后套入所述第二温度控制件中，以形成所述毛细管。
9.根据权利要求7所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，其特征在于：所述超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪还包括装夹组件，所述装夹组件包括对半设置的两个半圆筒夹具，两个所述半圆筒夹具通过螺栓进行连接，以将所述温度控制组件进行装夹固定，所述装夹组件还包括两个端板以及将两个所述端板进行连接的多根导柱，两个端板分别布置在所述料筒前段的端部和所述压力控制组件的端部，以将所述料筒前段、所述毛细管、所述料筒后段以及所述压力控制组件压紧。
10.一种超临界气体与高分子熔体混合物的测试方法，其特征在于，使用权利要求1至9任意一项所述的超临界气体与高分子熔体混合物的流变仪，包括以下步骤：
S1，使超临界气体与高分子熔体混合物充满所述料筒前段；
S2，推动件挤压料筒前段中的被测物料，调节毛细管末端的压力控制组件使第二压力传感器的示数高于超临界气体发泡压力；
S3，被测物料在推动件压力的作用下流经毛细管，通过测量超临界气体与高分子熔体混合物的压力降与流量数据，表征材料的流变特性。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220225 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |