[发明专利]一种材料流变测量设备及其使用方法

说明书

本发明属于液态和半固态材料流变特征的研究领域，目前测量材料流变特征，采用人工向上拉弹簧秤的方式加载，使加载的力、温度及位移采集稳定性很差。本发明提供了一种材料流变测量设备及其使用方法，包括一控温油浴装置、一砝码自动加载装置、一平衡装置、一位移测量装置、一试样架升降装置、一薄片夹具、一薄片、一样品盒、一机架、一防护罩，所述控温油浴装置、所述试样架升降装置、所述平衡装置、所述砝码自动加载装置及所述防护罩均安装于所述机架，所述位移测量装置与所述样品盒安装于所述试样架升降装置，所述薄片夹具连接于所述平衡装置，所属薄片安装于所述薄片夹具。采用此发明测量，可使加载力、温度及位移采集均保持很好的稳定性。

技术领域

本发明属于液态和半固态材料流变特征的研究领域，尤其适用于测量液态和半固态材料在给定温度、应力下材料的流变特征。

背景技术

流变仪是用于测定物质流变性能的仪器，流变性质则是某一种物质对外力表现为弹性和粘性双重特性，即粘弹性。其中，粘性对应物质的流动，与物质本身固有的性质有关，为非可逆变形过程；对某一物体外加压力，其内部各部分的形状和体积发生的变化则为弹性，是可逆的变形过程。

目前市面上可见的流变仪分为旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪和界面流变仪。其中，旋转流变仪应用最广，适用于非牛顿流体(不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变之间不是线性关系的流体，如石油、沥青、油漆、涂料)的测试。旋转流变仪是在稳定或变速情况下测量扭矩，用夹具因子将物理量转化为流变学的参数，根据夹具的不同，可以测定不同粘度的样品。

毛细管流变仪和转矩流变仪主要用于测定高聚物的流变性能。毛细管流变仪可测定高聚物熔体的粘度及粘流活化性，转矩流变仪可测定高聚物的热稳定性、剪切稳定性、流动和固化行为，其最大特点是能在类似实际加工过程中，连续、准确、可靠地对体系的流变性能进行测定。这两种流变仪与旋转流变仪相比，可测定样品的范围相对较小。

界面流变仪不同于上述三种流变仪，是用于测定界面粘弹性的仪器。根据工作方式不同可以分为界面扩张流变仪、界面剪切流变仪和界面膨胀流变仪。界面扩张流变仪是通过使用微量注射器，在溶液中注入一个悬挂的气泡或液滴，从而构建气液界面或液液界面，通过气泡或液滴体积的周期变化，将物理量转化为流变学参数，可以得到扩张模量、粘性(弹性)模量、相角。界面剪切流变仪和界面膨胀流变仪则是在一个溶液槽内构建上下两层接触的界面，前者与旋转流变仪类似，通过转子剪切进行测定，后者则是通过吊片在界面上提拉，由吊片重量的变化，转换得到流变学参数。

旋转流变仪和界面流变仪，在沥青和乳化沥青研究中有较为广泛的应用。但界面流变仪，尤其是界面膨胀流变仪，目前一般都是采用人工操作的方法进行用弹簧秤向上拉的方式加载拔出力，因弹簧天生的难以控制的拉伸、回缩、回弹等缺陷，导致加载的力极不稳定，也间接使得位移采集稳定性变差，而又因为人工操作，使得加热过程暴露于外界环境，致使温度极不稳定。本发明旨在克服上述缺陷，目前来看，在液态和半固态材料流变特征的研究领域，还没有与本发明类似的测量设备，因此，本发明在该领域的应用有很强的迫切性，将为该领域的研究和发展起到积极、有效的推动作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料流变测量设备，用以：对于液态和半固态材料(包括但不限于沥青、沥青胶浆、沥青混合料等)，在给定(恒定)的温度、应力作用下，测量流变特征，主要解决加载力、温度以及位移采集等不稳定的问题，最终通过获得稳定、大量、连续的试验数据，以研究试验材料流变特征，同时根据需要制成数据图表。

为实现上述目的，本发明提供一种材料流变测量设备，其测量原理为：将试验材料放置在样品盒中，并在其中央垂直埋设一薄片，然后在薄片上施加一个恒定拔出力，使薄片对样品盒中的试验材料产生一个均匀恒定的剪应力，保持一定时间后卸载，并实时采集薄片受力后瞬时位移、薄片拔出位移以及卸载后薄片回复位移随时间的变化，经数据处理，自动生成试验全过程的“应变-时间”曲线。

技术方案如下：