[发明专利]一种聚合物熔体体积弹性模量测定方法和装置

说明书

技术领域

本发明波及一种聚合物熔体体积弹性模量测定方法和装置。可以精确测量聚合物熔体体积弹性模量，属于材料性能检测领域。

背景技术

聚合物熔体体积弹性模量是聚合物熔体重要的物性量，在对聚合物加工性能如流变性能进行评价、对挤出过程中的螺杆压缩比的有效设计、以及对熔体密度等物性参数进行间接测量时(如采用超声波技术进行熔体密度的在线测量)都需要知道熔体体积弹性模量。现有的聚合物物性测定装置无法实现对聚合物熔体体积弹性模量的直接测定。

本发明基于以下的测量方法：

本发明基于以下的测量方法：根据ASTM D1238 ISO-1133、JIS K 7210、GB3682等标准中规定了熔体流动速率(MFR)的测定方法。同时根据聚合物熔体PVT(压力-比容积-温度)相互关系，即认为聚合物熔融状态下同样重量的物料在密封容器中其P、V、T关系与理想气体状态方程类似。在可以进行压力测量、温度测量并带有加热器的封闭料筒内加入一定量的被测试聚合物圆柱料棒(通过注塑成型保证料棒固体内没有空气)，使加入的聚合物料棒完全熔融并使之封闭在定温定压的密闭料筒内，温度、压力可以进行控制。由于聚合物熔体在熔融状态下的可压缩性非常小，因此采用迈克尔逊干涉仪作为观察在一定温度下、当压力改变时的熔体被压缩的微小位移量(精度可以达到0.0001cm)，通过理论计算可以得到聚合物熔体在一定温度、压力下的熔体体积弹性模量。可以用压力(P)、比容积(V)和温度(T)三个物理状态参数来描述注射充填时聚合物熔体的物理状态及其变化规律。

聚合物熔体体积弹性模量K的计算公式如下：

K=ΔPΔV/V=ΔPVΔV=ΔPmΔρ0S]]>

其中m-料棒重量g，ρ₀-聚合物熔体在一定温度的标准密度，g.cm^-3，(可以 根据 ASTM D1238 ISO-1133、JIS K 7210、GB3682等标准中规定的熔体流动速率(MFR)的测定方法可以测量出来)；S-封闭容器的截面积，cm^-2；Δh-在ΔP压力作用下的位移量，cm；通过迈克尔逊干涉仪可以测量，精度达到0.0001cm；ΔP-压力的变化量，MPa；通过压力传感器可以测量出来。

发明内容

本发明针对现有聚合物熔体物性参数测定装置的不完善性及部分物性参数无法进行定量测定，发明设计一种能够测定聚合物熔体体积弹性模量的测定方法和测定装置。该测定方法通过聚合物熔体具有的液体属性，通过理论公式可以得到聚合物熔体的定量测量定；该测定装置可以测量出温度、压力及熔体被压缩的位移量、通过理论计算可以间接测量出聚合物熔体体积弹性模量。

本发明提供了一种聚合物熔体体积弹性模量测定装置，其特征在于，依次包括：

机械装置、电器控制部分、光学微量位移测量装置；

其中机械装置结构如下：包括水平放置的且上下平行放置的支撑上板9、支撑中板6和支撑底板2，以及竖直放置的下支撑导柱3和上支撑导柱8，支撑上板9、支撑中板6、支撑底板2、下支撑导柱3和上支撑导柱8通过中心导杆11、底脚固定螺栓1、锁紧螺母10构成支撑架；

安装有压力传感器4及温度传感器21并带有加热器19的料筒18通过料筒固定用螺栓5固定在支撑中板6的下方；料筒密封堵头23通过固定螺栓24固定在料筒15的下方；在支撑上板9上方还设有旋转手轮13和细螺距丝杆14相连接；

滚珠丝杆直线导轨机构由细螺距丝杆14和导向螺母15组成，通过固定螺栓16固定在支撑上板9上；2根导向档杆12固定在支撑上板9和支撑中板6之间，水平放置的丝杆导向机构17一端连接在细螺距丝杆14上，另一端固定在2根导向档杆12之间；加料杆19通过螺纹连接在细螺距丝杆14上，料棒22放置在加料杆下方；