專利名稱：超聲波振動(dòng)場狹縫流小角激光光散射實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于測定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測試或分析材料的系統(tǒng)，尤其涉及一種超聲波振動(dòng)場狹縫流小角激光光散射實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來針對熔體振動(dòng)成型技術(shù)這一種新興的聚合物成型加工方法，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量深入細(xì)致的研究工作，并取得了許多令人欣喜的成果。為了研究振動(dòng)場對聚合物形態(tài)的影響，一些專利技術(shù)如振動(dòng)毛細(xì)管流變儀，將低頻機(jī)械振動(dòng)加在壓桿上，通過壓桿傳遞給熔體，來研究振動(dòng)對熔體流變性能的影響。這類專利能夠反映振動(dòng)與熔體粘度的關(guān)系，但卻不能反映振動(dòng)對熔體形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。而且在這類專利中加在壓桿方向的振動(dòng)存在衰減，壓桿越長衰減越嚴(yán)重，壓桿與料筒壁間配合精度越高，損耗也越大。此外如要對擠出的熔體進(jìn)行其它表征，需重新制樣，這使得熔體的熱歷史發(fā)生改變，導(dǎo)致所測結(jié)果不具有真實(shí)性和實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超聲波振動(dòng)場狹縫流小角激光光散射實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)，在狹縫流擠出裝置基礎(chǔ)上添加超聲波振動(dòng)場，并與小角激光光散射裝置相連，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)條件下高分子材料結(jié)構(gòu)變化的實(shí)時(shí)觀察。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下它包括外繞有加熱線圈下部開有狹縫流道、上部開有裝物料容腔的模具，模具由左模具、夾層和右模具組裝而成，夾層的厚度與狹縫流道的厚度一致，容腔底部外側(cè)面裝有溫度傳感器，裝物料容腔內(nèi)裝有柱塞桿，柱塞桿上方裝有配備位移傳感器的加壓控制系統(tǒng)，在與模具狹縫流道長邊相垂直的上、下部位，分別裝有超聲波發(fā)生裝置和激光器，激光器與光電探測器相對應(yīng)，光電探測器接放大器，加熱線圈和溫度傳感器接控溫系統(tǒng)，放大器、控溫系統(tǒng)、位移傳感器分別與微機(jī)處理系統(tǒng)連接。
利用超聲波實(shí)現(xiàn)聚合物熔體的高頻振動(dòng)，同時(shí)考慮到現(xiàn)有關(guān)于振動(dòng)場的研究多集中于圓型流道狀況，因此本發(fā)明采用狹縫流道模擬平板流模型以求探索一種新的力場方式并力求實(shí)現(xiàn)與狹縫流相似的高分子材料成型加工技術(shù)。為了有效、實(shí)時(shí)觀察聚合物形態(tài)的變化，將超聲振動(dòng)狹縫擠出裝置與先進(jìn)的小角激光光散射裝置連接，通過測定光強(qiáng)的變化，來反映聚合物結(jié)構(gòu)的變化。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是它與單一外場相比，多種外場(溫度場、力場、超聲波場等)的組合產(chǎn)生協(xié)同場效應(yīng)，可有效加速高分子材料結(jié)構(gòu)弛豫過程，即有利于材料結(jié)構(gòu)與性能達(dá)到穩(wěn)定。在模擬平板流模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了聚合物形態(tài)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)觀察，建立了聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與外場之間的關(guān)系。同時(shí)，高頻振動(dòng)場是對高分子凝聚態(tài)物理及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究內(nèi)容的有益補(bǔ)充，豐富了聚合物加工理論，并為新的成型加工方法的形成奠定了理論基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本發(fā)明圖1的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，它包括外繞有加熱線圈下部開有狹縫流道3、上部開有裝物料容腔2的模具6，模具6由左模具7、夾層8和右模具9組裝而成，夾層8的厚度與狹縫流道3的厚度一致，容腔2底部外側(cè)面裝有溫度傳感器5，裝物料容腔2內(nèi)裝有柱塞桿1，柱塞桿1上方裝有配備位移傳感器4的加壓控制系統(tǒng)A，在與模具6狹縫流道3長邊相垂直的上、下部位，分別裝有超聲波發(fā)生裝置B和激光器C，激光器C與光電探測器D相對應(yīng)，光電探測器D接放大器E，加熱線圈和溫度傳感器接控溫系統(tǒng)F，放大器E、控溫系統(tǒng)F、位移傳感器4分別與微機(jī)處理系統(tǒng)G連接。
本發(fā)明的工作過程如下A為加壓控制系統(tǒng)，與柱塞桿1連接，當(dāng)加壓時(shí)，柱塞桿1向下移動(dòng)，其下降位移量可由連接在加壓控制系統(tǒng)A上的位移傳感器4測量.F為溫度控制系統(tǒng)，連接有溫度傳感器5，可進(jìn)行升溫、降溫或恒溫的控制。B為超聲波發(fā)生裝置，由超聲波發(fā)生器和變幅桿組成，變幅桿與模具間由螺絲緊密連接。C為激光器，其發(fā)射的激光經(jīng)石英視窗照射在聚合物熔體上，經(jīng)聚合物熔體的散射光由光電探測器D接收，信號經(jīng)放大器E放大后傳送給微機(jī)處理系統(tǒng)G進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。另外溫度控制系統(tǒng)F測量的溫度信號和位移傳感器4測量的位移信號都傳送給微機(jī)處理系統(tǒng)G進(jìn)行分析。
其中加壓控制系統(tǒng)A是采用杠桿加壓，狹縫流道是由三部分組裝而成，俯視圖如圖2所示，正是這種組裝的特點(diǎn)只要將中間夾層用其它厚度的夾層替代就可以進(jìn)行不同厚度樣品的散射實(shí)驗(yàn)，另外由于模具可組裝，因此也可用模壓成型的樣條來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甚至可以進(jìn)行薄膜的實(shí)驗(yàn)。超聲波發(fā)生裝置頻率為20KHz，功率為100W可調(diào)，也可根據(jù)需要更換不同頻率和功率的超聲波發(fā)生裝置。溫度控制系統(tǒng)F主要由智能控溫儀和溫度傳感器以及高功率加熱線圈組成，測定溫度值可傳送給微機(jī)記錄處理。激光器C產(chǎn)生的激光通過石英視窗照在樣品上，當(dāng)樣品相形態(tài)發(fā)生變化時(shí)，散射光光強(qiáng)會發(fā)生變化，這種變化可由光電探測器D接收，經(jīng)放大器E放大后傳送給微機(jī)處理系統(tǒng)G處理，因此可以實(shí)現(xiàn)樣品形態(tài)的實(shí)時(shí)觀察。另外位移傳感器接收的位移信號也可以傳送給微機(jī)處理系統(tǒng)G，可能獲得振動(dòng)對熔體流量的影響，從而獲得關(guān)于粘度的信息。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求通過溫度控制系統(tǒng)F設(shè)定溫度程序，到達(dá)指定溫度后將柱塞桿1取出，放入物料，再將柱塞桿1放回，靜置幾分鐘待物料熔融。打開激光器C，調(diào)節(jié)光路。打開微機(jī)處理系統(tǒng)G。先將熔融物料壓實(shí)，再將加壓控制系統(tǒng)A與柱塞桿1連接，壓力大小由加壓控制系統(tǒng)A控制。加壓后物料由狹縫流道3擠出，如物料均勻散射光強(qiáng)變化均勻，如物料相態(tài)發(fā)生變化則散射光光強(qiáng)發(fā)生變化。位移，溫度及光強(qiáng)值隨時(shí)間的變化可由微機(jī)處理系統(tǒng)G記錄處理。在觀察超聲波對熔體形態(tài)影響的實(shí)驗(yàn)中，可在實(shí)驗(yàn)程序設(shè)定時(shí)刻打開超聲波發(fā)生器。該實(shí)驗(yàn)還可以與空白實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波振動(dòng)場狹縫流小角激光光散射實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)，其特征在于它包括外繞有加熱線圈下部開有狹縫流道(3)、上部開有裝物料容腔(2)的模具(6)，模具(6)由左模具(7)、夾層(8)和右模具(9)組裝而成，夾層(8)的厚度與狹縫流道(3)的厚度一致，容腔(2)底部外側(cè)面裝有溫度傳感器(5)，裝物料容腔(2)內(nèi)裝有柱塞桿(1)，柱塞桿(1)上方裝有配備位移傳感器(4)的加壓控制系統(tǒng)(A)，在與模具(6)狹縫流道(3)長邊相垂直的上、下部位，分別裝有超聲波發(fā)生裝置(B)和激光器(C)，激光器(C)與光電探測器(D)相對應(yīng)，光電探測器(D)接放大器(E)，加熱線圈和溫度傳感器(5)接控溫系統(tǒng)(F)，放大器(E)、控溫系統(tǒng)(F)、位移傳感器(4)分別與微機(jī)處理系統(tǒng)(G)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波振動(dòng)場狹縫流小角激光光散射實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)。包括外繞有加熱線圈下部開有狹縫流道、上部開有裝物料容腔的模具，在物料容腔底部的外側(cè)面裝有溫度傳感器，容腔內(nèi)的柱塞桿上裝有位移傳感器，與狹縫流道長邊相垂直的上、下部位，分別連接有超聲波發(fā)生裝置和激光器，光電探測器接放大器，加熱線圈和溫度傳感器接控溫系統(tǒng)；放大器、控溫系統(tǒng)、位移傳感器分別與微機(jī)處理系統(tǒng)連接。本發(fā)明它與單一外場相比，多種外場的組合產(chǎn)生協(xié)同場效應(yīng)，可有效加速高分子材料結(jié)構(gòu)弛豫過程，即有利于材料結(jié)構(gòu)與性能達(dá)到穩(wěn)定。在模擬平板流模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了聚合物形態(tài)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)觀察，建立了聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與外場之間的關(guān)系。
文檔編號G01N21/47GK1475793SQ0312961
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月28日
發(fā)明者鄭強(qiáng), 佟立芳, 彭懋, 上官勇剛, 剛, 鄭 強(qiáng) 申請人:浙江大學(xué)