[实用新型]一种与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用多种检测技术原位研究高分子吹塑薄膜结构演化与外界参数关系的技术领域，具体涉及一种与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置，能够研究不同种类高分子料如聚乙烯、聚乳酸等在不同实验温度、不同吹胀比和牵引比等条件下的结构演化行为，得到不同条件下高分子吹塑薄膜的霜线位置、结晶度、取向度、晶体形貌、结晶动力学等数据，解释加工工艺条件与高分子吹塑过程结构演变之间的关系。

背景技术

农膜已成为现代农业发展不可缺少的生产资料，是抗御自然灾害和实现农作物稳产、高产、优质、高效的一项不可替代的技术措施，为农业发展、农民增收，解决温饱和提高人民生活水平做出了巨大贡献。2015年中国农膜产量340万吨，占全世界70％的农膜市场份额，但是高端农膜仅占20％。国产农膜中主要有以下几个问题——中低端产品多，高附加值、高端功能性农膜占比少；棚膜流滴、消雾、防尘功能持效期短，光能量利用率低；降解地膜成本高，降解时间不可控，机械、阻隔性能较差等缺点。

农膜的最终性能取决于很多因素，包括基础树脂原料、助剂和配方；薄膜多层复合结构设计；加工工艺、技术路线和装备等，其中的加工物理基础认识——流变、结晶和结构性能关系，因其非平衡、非线性、多尺度的复杂性，常规实验难以进行探索。同步辐射X射线是非常好的开展原位高分子吹塑薄膜形态和结构研究的技术，具有高的时间和空间分辨，但由于受到仪器设备尺寸及实验站空间大小的限制，很难与原位吹塑实验装置联用。因此，理想中的适用于原位研究高分子吹塑薄膜在不同加工参数下结构变化的装置，能够在同步辐射X 射线实验站使用，能够借助升降机完成精确升降来探测膜泡的不同位置，具体来研究多加工步骤与多加工参数复杂耦合过程，熔体拉伸非线性流变、拉伸诱导结晶等非平衡相变和多尺度结构演化动力学。最终通过控制加工过程中的工艺参数来调控制品形态结构，最终提升制品性能。本实用新型用于进行原位结构检测的吹塑薄膜装置可以满足上述要求。

实用新型内容

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吹塑薄膜装置。该吹膜装置体积小，重量轻，易于拆卸和安装，便于和同步辐射X射线实验站联用；吹膜机所有电机均采用高精度伺服电机，可精确控制挤出速度、牵引速度和收卷速度；X射线可探测范围从口膜位置起可达200mm；提供两套承重升降机，可实现慢速同时高精度升降；红外测温精确且不接触样品；利用该装置配合同步辐射原位检测技术可获得不同条件下高分子吹塑薄膜样品的结晶度、取向度、晶体形貌、结晶动力学等信息，研究加工工艺参数对吹塑薄膜结构的影响。

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吹塑薄膜装置，包括包括大功率伺服电机与行星减速机，单螺杆挤出系统，风环，无级调速鼓风机，伺服电机与行星减速器，滚珠丝杠，导向轴，支撑板，可调节支撑块，电机驱动器与运动控制器，安川MPE720软件控制模块，高精度红外测温探头，其中：

大功率伺服电机和行星减速机与单螺杆挤出系统连接，精确控制螺杆转速，挤出系统垂直高度缩短至300mm满足实验站空间要求，单螺杆直径采用25mm保证具有一定混炼能力，料筒内装配3个风扇调控温度，排除水冷不适于移动工作的缺点，无级调速鼓风机通过风环底部4个进风口向风环鼓风，经风环内部沟壑状结构可形成均匀环形风冷却膜泡，风力越大，冷却速度越快，风环高度与出膜位置平齐保证X射线可检测到吹膜起始过程；升降机主要由伺服电机与行星减速器，滚珠丝杠，导向轴，支撑板，可调节支撑块组成，并与电机驱动器及运动控制器连接，由安川MPE720软件控制模块控制升降的速度和位移，高精度红外测温探头与温度控制柜连接并固定在台面上，探头距离膜泡仅100mm；升降机安装时通过调节支撑块到合适距离并保证支撑块水平，启动时由高精度伺服电机提供动力，与减速器连接输出低转速高扭矩，减速器轴端靠联轴器与精密滚珠丝杠连接，标准螺帽与支撑板固定，当丝杠转动时，螺帽带动支撑板延丝杠方向运动，支撑板两端靠光轴约束；待吹膜机吹出的膜泡稳定之后，通过MPE720程序语言设定电机转速和垂直升降位移，启动升降机，同时记录下红外测温仪显示的温度。