[发明专利]一种拉伸流变测试装置

说明书

本发明涉及一种拉伸流变测试装置，包括两根相互平行设置的水平辊、竖直轴、定位水平辊及竖直轴的腔体及支撑样品的样品托，竖直轴通过一对锥齿轮与其中一根水平辊相连，与该水平辊实现同时转动，两根水平辊之间通过齿轮啮合连接并实现相对转动，样品托设置在两根水平辊的下方，承载的样品的两端分别固定在两根水平辊的表面。与现有技术相比，本发明能够克服现有SER拉伸流变仪的测量范围限制，能够测量零剪切粘度低于10,000Pa.s样品的拉伸流变行为。

技术领域

本发明涉及一种粘度测量装置，尤其是涉及一种测量零剪切粘度低于10,000Pa.s物质的拉伸流变测试装置。

背景技术

在流变学测试中，剪切流变的测试装置和方法已经比较成熟，而拉伸流变的测试装置和方法目前仍存在较多问题，完善拉伸流变的测试装置和方法一直是流变学科学研究的热点问题。

在拉伸流变测试装置和方法的发展过程中，除了追求更高测量精度外，还存在以下问题：1.如何形成均匀的拉伸流动场，即如何得到恒定的Hencky应变速率；2.如何简化、轻量化整套装置，与已成熟的旋转流变仪测试平台相结合是实现此目标的方法之一；3.如何测试较低粘度的物质，尤其是零剪切粘度小于10,000Pa.s的物质。

1971年，Joachim Meissner在公开号US3640127和公开号DE 2138504公开了一种旋转拉伸装置(Rotational Clamp)，这种装置用液体或空气将样品托起，用相对旋转的圆形的辊来拉伸样品，这样就能够产生较均匀的拉伸流动场。但这套装置的摩擦损耗较大，以至于在测量较低粘度物质时精度低，并且设备复杂、价格高昂，因而应用受限。

1971年，Chris Macosko在其设计中“New rheometer is put to the test[J].SPE Journal 1971,Vol.27.No.11.”将样品做成细丝状，样品一端连接到应力控制型旋转流变仪的扭矩传感器上，另外一端连接到外部马达上。这种设计并不能得到均匀拉伸流场，并且无法利用流变仪的温控系统，因此只能在室温下测试。为了能利用旋转流变仪的温控系统，1979年G.H.Pearson等人的设计“Notes:Local Stretch History of a Fixed EndConstant Length Polymer Melt Stretching Experiment[J].J.Rheol 1979,651-662.”，以及1996年M.Macosko等人的设计“Transient extensional viscosity from arotational shear rheometer using fiber windup technique[J].J.Rheol 1996,473-481.”不再使用外部马达，而是将Macosko设计中连接马达的样品端固定，这样虽然可以进行高温测试，但其仍然不能得到均匀拉伸流动场，而且因为低粘度样品在测试时会下垂而无法测量，因而应用受限。

2003年，M.Sentmanat在公开号US6578413的设计中利用齿轮传动使相邻的两个圆柱辊相对转动来拉伸样品，这种设计不仅能够充分利用旋转流变仪平台，而且能得到均匀拉伸流场，目前得到广泛应用且已被商业化生产，该设计被成为“SER拉伸流变仪”。Sentmanat在文章“Miniature universal testing platform from extensional meltrheology to solid-state deformation behavior[J].Rheol Acta 2004,657–669.”指出，由于低粘度样品在重力作用下会下垂，因而该设计不能测试零剪切粘度低于10,000Pa.s的样品。在此限制下，相当一部分聚合物不能利用该设计进行测试。因而需要设计出一种新的拉伸流变仪能够测试零剪切粘度低于10,000Pa.s的样品。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够测量零剪切粘度低于10,000Pa.s样品的拉伸流变行为的拉伸流变测试装置。