[实用新型]与X射线散射联用进行原位结构检测的挤出拉伸装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及用X射线散射研究高分子材料挤出拉伸过程结构演化与外场参数关系的技术，具体涉及一种与X射线散射联用进行原位结构检测的挤出拉伸装置，能够研究不同高分子材料在不同温度场，不同拉伸场下结构演化行为。将X射线散射得到的高分子材料的结构信息（如结晶度，片晶厚度，取向度）与加工外场参数耦合，可以得到加工外场参数与高分子材料结构性能的关系。用于实验室模拟高分子材料实际拉伸加工条件，揭示高分子材料挤出拉伸加工工业的科学问题。 

背景技术

高分子材料的最终性能强烈依赖于加工方法和工艺条件。原位研究高分子材料加工过程中的结构演化对揭示高分子材料加工条件与结构性能的关系，进而指导高分子加工具有重要意义。然而由于工业挤出加工设备的复杂性和检测设备的局限性，据调研，目前还没有与X射线散射联用的挤出拉伸装置的报道。显然，研制与X射线散射联用的挤出拉伸装置是首要任务。 

虽然流动场诱导高分子结晶的研究已有大量积累，但大都为一些基础物理模型研究。基础物理模型研究大都限制在剪切速率偏低和一些较理想化的条件，与实际成型加工存在脱节，不能直接指导高剪切和实际工程条件下的成型过程。高分子工业真实加工一般在大的过冷度和强的外场下进行，结晶过程很快，这就对检测装置的时间分辨提出了很高要求。X射线穿透性强，对样品无损伤，是解析结构的一种理想工具。通过模拟实际高分子挤出拉伸加工条件，配合X射线原位检测，揭示高分子拉伸加工中结构演化行为与加工参数和最终使用性能的关系。总结出它们在挤出拉伸加工中分别的规律，比较不同高分子材料外场参数、结构演化和形态的差异，揭示高分子挤出拉伸加工的物理问题并提出解决思路和方案。 

综上所述，与X射线散射联用的原位结构检测的挤出拉伸装置需要具有以下方面的特点：1、装置实验条件与真实加工相同或相似，具有多种拉伸模式；2、装置能与X射线散射联用，原位研究加工过程中的结构演化；3、不同的高分子材料，工业加工的温度场和拉伸行为不同，装置的温度、拉伸比及拉伸速率应连续可调。 

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种与X射线散射联用进行原位结构检测的挤出拉伸装置。该拉伸装置通过空间位置换时间分辨的思想，能达到毫秒级的时间分辨；模拟实际加工条件，便于和X射线联用；可以实现多种模式的拉伸；拉伸装置的两个箱体单独精确控温，可以模拟复杂温度场条件；可以得到材料的结构信息如结晶度、片晶厚度、取向度等，获得加工参数与结构演化的关系。本实用新型的目的在于，两个腔体独立控温，可以模拟真实加工中的复杂温度场。本实用新型的目的还在于，一号和二号辊轮组间距可通过丝杠机构调节，形变速率和形变量连续可调。 

本实用新型采用的技术方案为：一种与X射线散射联用进行原位结构检测的挤出拉伸装置，包括挤出控制模块，升降控制模块，拉伸装置一号腔体，拉伸装置二号腔体，一号辊轮组，二号辊轮组和丝杠机构，其中： 

挤出控制模块驱动螺杆转动，将样品挤出口模。样品进入一号腔体经一号辊轮组牵引或拉伸。而后样品进入二号腔体，由二号辊轮组进行牵引或拉伸。一号和二号辊轮组间距可由丝杠机构调节，保证样品在两辊轮组之间的形变速率和形变量可调。一号腔体和二号腔体独立控温，满足模拟不同加工温度场的需要。一号辊轮组和二号辊轮组表面喷涂聚四氟乙烯涂层，防止高温熔体粘辊。升降模块精确控制机头升降，这样X射线可以检测距口模不同距离的样品，达到原位检测的要求。二号腔体采用气体强制对流，保证腔体温度的均匀性。 

其中，拉伸装置的两个箱体单独精确控温，可以模拟实际挤出加工过程中的复杂温度场条件。 

其中，一号和二号辊轮组间距可通过丝杠机构调节，满足形变速率和形变量连续可调的要求。 

本实用新型的实验原理在于： 

利用上述的挤出拉伸装置，与X射线散射小角和广角联用，原位研究工业挤出拉伸加工中结构演化行为与加工参数的关系； 

该装置与X射线小角和广角散射联用时主要的实验步骤为： 

步骤（1）、设置挤出机各区段温度，预热。将高分子粒料投到料斗中； 

步骤（2）、将一号腔体和二号腔体与温度控制器连接，设置温度并加热； 

步骤（3）、将挤出控制模块，升降控制模块，一号辊轮组，二号辊轮组的伺服电机与Labview软件控制系统连接； 

步骤（4）、打开Labview软件控制系统，设置挤出控制模块和两个辊轮组的速度；