[发明专利]一种集散射、显微于一体的流变原位在线测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料流变性能测试领域，具体涉及到一种流变性能原位在线测试系统，特别涉及到一种集散射、显微于一体的流变原位在线测试系统。

背景技术

流变性是高分子材料在应力作用下产生的弹性、塑性和粘性形变的行为，高分子材料的流变性数据是其成型加工中最基本的工艺参数，对原料的选择和使用、成型最优工艺条件的确定、成型设备和模具的设计及提高制品的质量都有重要的作用。当前高分子材料正向功能化和专用化方向发展，而以快捷的方法和最少的样品解决加工性能问题是新材料开发的关键。

采用流变仪对材料进行流变特性的测定，是一种通过模拟实际生产工艺进行试验的测试方法，具有快速、高效、准确可靠的优点，在研究开发和质量控制方面，流变测试已经成为不可或缺的方法手段。通过流变仪可以：研究聚合物共混过程，深入了解聚合物共混过程中的微观形态发展；研究加工条件变化与材料流动性质及制品力学性能之间的关系；研究材料流动性质与分子结构及组分结构之间的关系；研究异常的流动现象如挤出胀大现象、熔体破裂现象发生的规律、原因以及克服方法等等。然而，制品的宏观性能往往是聚合物微观结构的综合体现，单一宏观现象的研究并不能深入地揭示聚合物内部的微观结构，对于更好地解释聚合物材料宏观性能和微观结构之间的关系尚存在一定的不足。为了更好的理解材料微观结构和宏观性能之间的关系，研究人员的重点开始从宏观向微观结构方向转移并深入。目前流变测试系统都只能在获得流变性能结果的同时得到“冻结”后的聚合物样品，然后再进行相应的表征，无法对冻结前或冻结过程中的聚合物的结构与形态进行表征。通过将流变系统和其他的辅助系统如光学技术相结合，从宏观和微观两方面对聚合物进行研究，对聚合物的流变性能测试过程进行原位在线跟踪，对于揭示聚合物材料微观结构和宏观性能之间的关系具有重要意义。

光学技术是研究物质微观结构的有效手段，如果能够将光学检测技术和流变系统有机组合在一起，实现材料的原位在线检测研究，将有助于对聚合物微观结构与宏观性能的理解。光散射技术是一种较好的无损检测材料内部不均匀性的方法，将流变系统与光散射技术相结合制造了流变光学测试系统。流变光学测试系统对由于流动使样品中组分扭曲或偏转，通过测量光与流动物质的相互影响来确定物质结构的各向异性，进而可以获得其微观特性。流变光学测试系统可以检测剪切或者拉伸对样品微观结构的影响以及流动介质的微观结构变化；可以观察剪切诱导的结构变化或者聚合物共混物的结晶过程，实现结构参数与流变参数的同时检测。

除光散射技术外，显微成像技术是目前少数可以直观地对材料同时进行观察和测量的方法，利用显微成像技术除物质尺寸外，还可以对物质的形状、结构以及表面形貌进行观察和检测。显微镜与流变系统相结合组成了另一种光学流变测试系统，能够在进行流变测量的同时进行材料内部结构的直接观察，更好地研究聚合物微观结构在剪切条件下的变化，结合显微镜和流变学方法，可以对剪切和形变对样品结构的影响进行研究。