[发明专利]一种快速获取聚合物熔体表面接触角的装置

说明书

本发明公开一种快速获取聚合物熔体表面接触角的装置，包括温控系统、测试室、激光源、摄像装置和保护气体钢瓶；测试室包括壳体、隔热层和内置加热块，测试室有气体出口和气体入口，测试室设有贯穿观察孔，贯穿观察孔内设有多块光学石英玻璃，气体入口与保护气体钢瓶相连接；内置加热块中间隔设有加热管路和冷却管路，温控系统通过加热管路和冷却管路控制测试室内的温度；激光源设置于贯穿观察孔一侧，摄像装置设于贯穿观察孔另一侧；激光源和摄像装置均与计算机电连接。温控系统能够将测试室内的温度控制在20～300℃，精度为±0.1℃。测试室内充保护气体，聚合物不变质。金属板材和聚合物直接接触，测得的接触角更加准确。

技术领域

本发明涉及合金制造技术领域，特别是涉及一种快速获取聚合物熔体表面接触角的装置。

背景技术

轻质、高强部件的制造与应用在航空航天、汽车制造、通讯、医疗等领域日益得到重视。利用金属合金(铝/镁合金、高强度钢板)与聚合物的各自优点，快速获取质量小、强度高、满足特定功能需求的工程零部件是近年来国内外研究的前沿热点。将金属表面进行预处理获取具有一定微/纳米级孔洞的表面形态，然后将聚合物熔体直接注射到金属表面微结构，从而形成金属-聚合物复合高强件，是近年来发展起来的一种新的成形方法。该成形过程中，聚合物在金属表面的润湿性，是影响金属-聚合物复合构件界面强度的重要因素，润湿性通常用接触角表示。即当聚合物熔体在金属表面的接触角大于90°时，说明该条件下金属表面对聚合物的润湿性较差，熔体在金属表面流动时会受到阻碍作用，从而影响金属-聚合物的界面结合力。因此，准确测试不同条件下聚合物熔体在金属表面的接触角，对判断金属表面状态是否满足成形要求和确定注射工艺参数具有重要的意义。

现有技术中，通常采用滴入法将液滴滴入到不同基材表面上，不适合粘度较大的聚合物熔体，且该装置的温度范围在200℃以下，不满足对聚合物熔体快速融化和测试的要求。

而采用将石英炉管直接放在电阻炉进行加热，加热的温度较高，为650℃-800℃，低温下难以精确控制测量腔室的温度，不适合聚合物熔体的接触角的测量。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种能够满足对聚合物熔体快速融化和测试的要求，温度控制精确，不影响液滴与金属表面的接触情况的快速获取聚合物熔体表面接触角的装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种快速获取聚合物熔体表面接触角的装置，包括温控系统、测试室、激光源、摄像装置和保护气体钢瓶；所述测试室包括壳体和设于所述壳体内部的隔热层和内置加热块，所述测试室还设置有气体出口和气体入口，所述测试室设置有贯穿观察孔，所述贯穿观察孔内固定设置有多块光学石英玻璃，所述气体入口与所述保护气体钢瓶相连接；所述内置加热块中间隔设置有加热管路和冷却管路，所述温控系统通过所述加热管路和冷却管路控制所述测试室内的温度；所述激光源设置于所述贯穿观察孔一侧，所述摄像装置设置于所述贯穿观察孔另一侧；所述激光源和所述摄像装置均与计算机电连接。

可选的，所述内置加热块包括顶板、侧板和底板，所述底板厚度大于所述顶板和侧板的厚度。

可选的，所述底板中部和所述侧板上均设置有温度传感器，所述温度传感器与所述温控系统电连接。

可选的，所述气体入口位于所述测试室底部，所述气体出口位于所述测试室侧部。

可选的，所述光学石英玻璃为四块，每侧的所述壳体和所述侧板上分别设有一块。

可选的，所述温控系统包括第一温控系统和第二温控系统，所述第一温控系统控制所述底板的温度，所述第二温控系统控制所述顶板和所述侧板温度。

可选的，所述底板与所述侧板之间设置有第二隔热层。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：