[发明专利]一种圆柱状单转子转矩流变仪

说明书

本发明涉及一种圆柱状单转子转矩流变仪，包括进料组件、密炼单元、电控系统和驱动装置，驱动装置带动单转子自转同时在定子内腔中作直线往复运动。定子内腔被转子隔离成两个共轭变化的腔室，其中的物料承受交替的压缩与释放的形变作用，并形成拉伸形变主导的流动过程。本发明通过扭矩传感器测得转子的实时工作扭矩，同时测量定子内腔熔体实时温度和压力，可以探究不同材料配方、不同加热温度、不同转速、不同混炼时间等工艺条件下物料微观结构、宏观性能、加工性能的差别，具有可测量表征拉伸流变主导的物料塑化加工过程特性、多相多组分体系强制增容特性等特点，对拉伸流变主导的成型加工过程中的设备开发、物料工艺设计等具有指导作用。

技术领域

本发明涉及高分子材料塑化加工方法及设备技术领域，特别是涉及一种圆柱状单转子转矩流变仪。

背景技术

转矩流变仪是聚合物材料加工领域中研究工业生产配方、探索最优加工工艺、优化完善加工设备等过程必不可少的测试表征仪器。现有转矩流变仪的密炼单元通常由一个“∞”字型可拆卸密炼腔室和一对转子组成，主要依靠这对转子高速转动对密炼腔室中的物料施加高强度剪切拖曳作用，与螺杆中的塑化过程相同，聚合物熔体的速度梯度垂直于其流动形变方向，物料的流动与形变受到剪切流场的支配。故此类转矩流变仪广泛应用于剪切流场主导的聚合物塑化输运过程的测试与表征。

相较于剪切流场，拉伸流场具有更高的分散混合效率、更广泛的物料适应性以及更加充分的传质传热效率，对聚合物及其复合材料具有一定的自增强作用。但要在聚合物成型加工过程中实现全局的、连续的拉伸流场比较困难，公开号为CN101219565A的发明申请公开了基于拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备，由具有圆柱内腔的定子、置于定子内腔中并与定子偏心的转子、布置在转子的直径方向并沿圆周均布的若干叶片和布置在定子两侧的挡料盘组成叶片塑化输运单元，通过单元内具有确定几何形状的物料输运容积周期性的由小变大再由大变小，实现了正应力起主要作用的塑化输运过程，具有物料热机械历程短、能耗低、适应性广以及体积小等特点。公开号为CN104002447A的发明申请公开了一种偏心转子体积脉动形变塑化输运方法及装置，通过在转子和定子的内腔分别交替设置偏心螺旋段和偏心直线段，使物料的输运体积沿转子进行轴向和径向交替的周期性变化，实现了体积脉动形变熔融塑化输运，加强了聚合物塑化过程中的传质传热效果，有利于缩短热机械历程、降低能耗。叶片塑化输运方法和设备及偏心转子体积脉动形变塑化输运方法和设备实现了全局的、连续的拉伸流场主导的新型聚合物塑化输运方法，聚合物熔体的速度梯度与其流动形变方向相同，物料的流动与变形受到拉伸流场的支配。

由于加工过程不同，现有的转矩流变仪无法测试表征拉伸流场主导的聚合物塑化输运过程，无法从整体上指导叶片塑化输运设备、偏心转子塑化输运设备等新型聚合物成型设备在实际生产中的工艺探索和设备优化。因此有必要开发一种新型的转矩流变仪，要求该流变仪具有可以测量表征拉伸流场主导的物料塑化加工过程特性、多相多组分体系强制增容特性等特点。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种圆柱状单转子转矩流变仪，能测量表征拉伸流变主导的物料塑化加工过程特性、多相多组分体系强制增容特性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种圆柱状单转子转矩流变仪，包括定子；

定子设有用于密炼物料的内腔；

内腔中设有转子，转子外表面与定子内壁面构成动态密炼腔，转子将定子内腔隔离成两个共轭腔室；

转子连接有驱动装置和用于测量转子扭矩的扭矩传感器；

驱动装置用于驱使转子自转且同时在定子内腔中作直线往复运动，以使两个共轭腔室体积交替变化；

定子设有温度压力传感器，用于测量定子内腔中物料的温度和压力。