[实用新型]激光在线检测聚合物凝聚态变化的外场形态控制成型装置

说明书

技术领域

本实用新型属于在线检测高分子材料注射成型时在剪切外场下微观结构变化的装置，具体涉及一种激光在线检测聚合物凝聚态变化的外场形态控制成型装置，以用来研究聚合物结晶形态和相形态的变化等重要的高分子物理现象。

背景技术

由于注塑成型、挤出成型等聚合物成型过程中都伴随着结晶形态和相形态的变化，这种变化强烈地影响聚合物的成型性能和产品的物理机械性能，特别是在成型过程中施以特殊的外场就能得到不同微结构和不同性能的制品，但在普通注塑成型装置中，没有办法直接观察到大分子从熔体中的无定形状态到结晶形态或多相形态的转化过程，一般只能通过现代测试技术对最终产品进行形态结构表征。常用的表征技术有示差扫描量热法(DSC)、广角X衍射(WAXD)、小角X衍射(SAXD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等，通过这些方法所得的测试结果虽然能说明成型聚合物的最终结构，但不能了解在成型过程中结构的发生、发展及最终定构的过程，使得这方面的研究成为高分子材料科学领域的一大的空白。

为了填补这一空白，聚合物微观结构的在线检测成为了聚合物科学中的研究热点。目前报道的能在线检测剪切场中聚合物形态结构变化的仪器有TA公司的研究开发的“高级流变扩展系统(ARES)”。该系统是将聚合物熔体置于相互旋转或相互平动的两玻璃板之间，利用玻璃板之间速度差产生剪切，很显然这种剪切和注射或挤出成型时由流动产生的剪切是截然不同的，因此，该系统既不能用来真实表征聚合物成型过程中形态的变化，且所获样品冻结后也不可能用来测试性能，更不可能用来研究聚合物结构和性能之间的关系。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的空白，提供一种激光在线检测聚合物凝聚态变化的外场形态控制成型装置，以用来研究聚合物结晶形态和相形态的变化等重要的高分子物理现象。

本实用新型提供的激光在线检测聚合物凝聚态变化的外场形态控制成型装置，该装置包括动态保压注射成型模具、液压系统和计算机控制系统，动态保压注射成型模具由动模、定模、热流道板和连接于热流道板两侧的液压油缸及油缸活塞组成，液压系统与热流道板两侧的液压油缸相连，计算机控制系统与液压系统相连，其特征在于该装置还设置有激光检测系统，激光检测系统的入射机构安装在动模一侧，接受机构安装在动模的另一侧，激光检测系统所对应的动模型腔部位为一透明视窗。

众所周知，聚合物熔体在注射成型模具的型腔或流道内流动时，即使在流速不变的情况下其处于截面表层、芯层、剪切层各处的剪切速率都是不相同的，因此在不同位置将会生成不同的微观结构，而由于本实用新型将动模型腔部位设计为一透明视窗，并采用了简单经济的激光来进行检测，因而不仅可通过获取该处的散射图形来了解凝聚态结构的变化信息，还可利用在定模两侧设置的液压油缸及油缸活塞的运动使型腔内的物料作往复运动，获得不同往复频率和剪切速率下这些结构的变化信息，不仅如此，还可同时成型相应的试样，且该试样可用来作物理机械性能的测试，因此本实用新型能够很方便地用来研究聚合物结晶形态和相形态的变化以及聚合物结构与性能之间的关系。

当只检测较薄样品的凝聚态和相形态的变化时，本实用新型所用的激光检测系统的入射机构可由依次连接的激光器、光强调节系统、准直系统、光阑和全反射镜组成，接受机构由依次连接的全反射镜、偏振片和数码摄像机组成。

当既需检测较薄样品，也需检测较厚样品的凝聚态和相形态的变化时，本实用新型所用的激光检测系统的入射机构是由依次连接的激光器、光强调节系统、准直系统、光阑、光学透镜组和全反射镜组成，接受机构包括依次连接的全反射镜、偏振片、光屏和数码摄像机组成。

本实用新型使用的激光器优选固体激光器或氦氖激光发生器。如当所选用激光器的功率较高，而测试需要较低功率时可采用光强调节系统进行调整，使光束进入准直系统以提高光束的平行度和质量，整形后的光束进入光阑中改变光束的直径，并且过滤掉杂光。当试样足够薄(0.5～1mm)并进行平行光光散射时，光束可直接通过模具的透明视窗和透明试样获得散射信号；当试样厚度较大(＞1mm)时可采用聚焦光散射，这时过滤掉杂光的平行光束进入可调节焦距的可变焦距光学透镜组中，经聚焦的激光束再进入透明试样，获取聚焦后的散射信号。散射信号的收集有两种方式，一种是直接用CCD数码摄像机接收，另一种方法是先在成像屏上成像后再用CCD数码摄像机拍照。为了使光路系统稳定，避免抖动，整个光路系统的入射机构安装在注塑机定模板上或直接安装在地基上，接收机构选择地基支撑安装。