[发明专利]一种高分子材料体积、耗散角、松弛时间测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料检测领域，具体涉及一种高分子材料体积、耗散角、松弛时间测试装置及方法。

背景技术

高分子材料是标准的粘弹性材料，其压力P、温度T、体积V之间的关系与小分子完全不一样，呈具时间依赖性的非线性关系，目前，关于气体的PVT状态方程研究和测试比较多，但对于高分子材料的PVT测试方法和装备还未有公开报导。

高分子材料及其溶液的松弛时间是影响其性能的关键因素，松弛时间除由材料本身的性能决定外，还跟外界温度、湿度、作用速度、外加物理场强度以及种类等密切相关。

高分子材料与小分子材料相比，具有熔融温度高（一般都高于100℃），兼具粘性和弹性，表观粘度大，松弛时间长，变形（体积）与应力（压力）呈滞后的非线性关系，即存在相位差，因此，要在高温、高压下测试高分子材料的体积、温度、压力关系曲线比较困难，特别是外加超声波等物理场情况下，高分子材料的体积变化更加复杂，而材料的体积是由大量分子链占据一定的空间位置、达到平衡运动来实现的，因此，研究体积变化，也能够揭示其分子运动机理和材料的物理特性。由于高分子材料的特殊性，目前市面上现有物理性质测试装置大多不适合用来对高分子材料进行检测，所得结果也存在误差，导致其测试精度不高。

发明内容

为了克服现有技术问题，本发明提供了一种高分子材料体积、耗散角、松弛时间测试装置。

本发明另一目的在于提供一种高分子材料体积、耗散角、松弛时间测试方法。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现：

一种高分子材料体积、耗散角、松弛时间测试装置，包括：

设置于平台上的容器，所述容器外表面设有加热装置；

与容器内壁相适配的活塞，所述活塞被设置为密封所述容器，所述活塞上设有排气系统，所述活塞上部设有连接杆，所述连接杆一端与活塞固定连接；

驱动装置，所述驱动装置设置于连接杆另一端，所述驱动装置驱动连接杆实现活塞在容器内的上下运动；

测量装置，所述测量装置包括与所述容器设置于同一平台上的测量尺和设置于测量尺上滑块，所述滑块通过导杆与连接杆连接，所述滑块随活塞上下运动在所述测量尺上运动，用于测量和采集活塞的位移；

设置在活塞上或者容器上的传感器，其被设置为实时采集和监控被测物料的压力和温度。

进一步地，本发明在一密闭容器内，装满高分子材料，加热使材料熔融，然后排出多余的气体，通过柱塞挤压，给材料缓慢施加一定的压力，然后测量该状态下材料的压力P、温度T、和体积V，改变温度或压力，记录不同温度、不同压力下的物料的体积变化值，作出PVT曲线图，可用于研究高分子材料在不同温度和压力下的体积变化，定性分析该状态下的分子链运动状态。

在一定温度下，给材料以一定的速度施加一个压力，物料压力由零增加到设定值，记录物料压力、体积变化与时间的关系曲线，改变压力变化速度，记录不同压力速度下的体积变化，从而可以得到不同速度下，物料体积随压力的变化曲线，通过对比体积变化与应力变化的滞后时间，得到物料对应力反应时间，可间接计算出材料的耗散角和松弛时间。

在一定温度、一定压力下，对物料施加一定强度的外加物理场，如超声波、电磁波、射线等，变化物理场强度，记录体积变化，则可以得到不同物理场强度下，高分子材料体积变化曲线。

进一步地，所述加热装置的加热方式包括电阻加热、电磁加热、红外加热、水浴加热或油浴加热。

进一步地，所述容器材质为金属、陶瓷或玻璃。

进一步地，所述排气系统为排气阀。

进一步地，所述测量尺包括光栅尺、标尺或镭射测量尺。

进一步地，所述容器形状为圆柱形、方形或椭圆形。

进一步地，所述驱动装置为液压油缸或气缸。

进一步地，所述测试装置还包括超声波发生器，所述超声波发生器设置在容器上或者活塞上，其被设置为对被测物料施加超声波。

本发明还提供一种用于所述高分子材料体积、耗散角、松弛时间测试装置的测试方法， 包括以下步骤：

第一步，首先称取一定质量的物料，加入容器中，加热装置启动，对物料加热，使其熔融成熔体；

第二步，启动驱动装置，活塞经驱动向下移动，打开排气系统，待活塞下降到熔体表面与熔体接触时，关闭驱动装置，关闭排气系统，采集物料温度、压力、位移等初始数据；

第三步，启动驱动装置，使活塞继续下降，给物料熔体压力，采集物料压力、温度、位移数据；其中，