[发明专利]多尺度结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用的在线研究系统

说明书

本发明公开了一种多尺度结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用的在线研究系统，包括立式小角和广角X射线散射单元、量子级联红外激光吸收单元、小角激光光散射单元、高速大应变薄膜双向拉伸装置、控制及数据采集单元、光学平台；立式小角和广角X射线散射检测系统包括X射线发生器、多段式真空管道、X射线小角散射探测器、X射线广角探测器；高速大应变薄膜双向拉伸装置设于所述下光学平台与上光学平台之间，包括设于加热炉体中的夹具拉伸区，样品设于夹具拉伸区中。可实施不同模式的拉伸；各结构检测单元相互配合、互补干扰；各结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用实现结构在线检测；各结构检测单元集成控制，方便操作和提高数据采集精度。

技术领域

本发明涉及一种用多种检测手段联用原位检测材料结构演化的技术，尤其涉及一种多尺度结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用的在线研究系统。

背景技术

高分子薄膜性能强烈依赖于加工方法和工艺条件，相同材料不同加工方法可以生产出性能迥异的薄膜，相同的加工方法不同的工艺条件制造出的薄膜也会有不同的性能。目前，双向拉伸加工被广泛应用于高性能薄膜制造(双向拉伸技术已经很成熟了)，但是在研究领域，国内还没有成熟的双向拉伸实验室装置，有关薄膜双向拉伸过程的研究也就无法开展。

以德国Bruckner公司的KaroⅣ单元为代表的装置主要配备于一些大型石化公司如中石化北京化工研究院和仪征化纤等，一般研究机构很难承受其价格。并且，该装置无法与在线结构检测单元联用，原位研究薄膜拉伸过程中的结构演化就无从谈起。然而离线加工方法对加工物理研究有其固有缺陷，因为其研究对象是已经加工好的样品，在研究中如果想真正的模拟加工条件，在线检测仍然是最切合实际的。

针对薄膜结晶度、长周期和片晶厚度、球晶形态和尺寸以及晶体和无定形的取向，小角和广角X射线散射、小角激光光散射、红外二向色性是最常用的工具。其中小角和广角X射线散射联用已成为研究高分子加工物理如流动场诱导结晶及结构与性能关系的关键技术和方法。而针对链构象有序和无定形取向在线检测，需要结合谱学研究方法，红外吸收谱对高分子分子结构和构象都非常敏感，在高分子研究中应用广泛，特别是在检测近程有序结构如构象有序，与X射线散射形成良好的互补，跟踪晶体吸收峰或者构象峰，也可研究结晶动力学。小角激光光散射可以检测片晶的聚集态结构如球晶和微米空隙等。这些检测手段正好包含了高分子材料加工过程中不同尺度的结构。上述结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用，是在线研究高分子薄膜拉伸加工过程中最直观、有效的方式。

多尺度结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用过程中需解决以下挑战：X射线散射，红外吸收以及小角激光散射单元等相关检测技术如何布局才能保证各单元互不干扰，各检测单元如何集成控制以保证其工作同步性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多尺度结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用的在线研究系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的多尺度结构检测单元与薄膜双向拉伸装置联用的在线研究系统，包括立式小角和广角X射线散射单元、量子级联红外激光吸收单元、小角激光光散射单元、高速大应变薄膜双向拉伸装置、控制及数据采集单元、光学平台；

所述立式小角和广角X射线散射检测系统包括X射线发生器、多段式真空管道、X射线小角散射探测器、X射线广角探测器；

所述光学平台包括下光学平台、上光学平台，所述X射线发生器安装在所述下光学平台上，所述多段式真空管道、X射线小角散射探测器和X射线广角探测器安装在所述上光学平台的上方；

所述高速大应变薄膜双向拉伸装置设于所述下光学平台与上光学平台之间，包括设于加热炉体中的夹具拉伸区，样品设于所述夹具拉伸区中。