[发明专利]一种动态测试光聚合模塑成型收缩演化的装置及方法

说明书

本发明公开一种动态测试光聚合模塑成型收缩演化的装置及方法，该装置主要包括：左气缸、右气缸、基板、测试腔、内衬、上活塞、上密封圈、下盖、导光块、下活塞、垫片、密封圈、试样、短波长光源、长波长光源、压板和位移传感器。首先将试样填充入上活塞与下活塞中间的圆柱状空间，然后为气缸充入气体，当试样充分压实后，打开短波长光源和长波长光源，使树脂试样光照固化，实时采集位移传感器随时间的位移，得到试样的动态收缩率曲线。本发明通过在固化过程中实时采集柱塞位移，获得动态收缩曲线，测试原理简单，可靠性高。长波与短波紫外线通过不同的光源发出，叠加成同一道固化光线，有利于探索真实模塑制品的收缩特性，并可优化相关成型工艺。

技术领域

本发明涉及一种动态测试光聚合模塑成型收缩演化的装置及方法，属于测量测试领域。

背景技术

光聚合模塑成型技术是一种新型的化学反应成型技术，这个技术是通过将光聚合树脂注射到特殊设计的透明模具内，然后使用紫外光照射模具，诱导树脂固化，最终形成制品。光聚合注射成型的最大问题就是树脂的收缩，这是因为在聚合过程中分子间的作用由洛伦兹力的作用距离转化为共价键距离，收缩会严重影响制品的尺寸精确性。目前，由于光聚合模塑成型属于聚合物加工的前沿技术，收缩相关的研究鲜有提及，有必要开发一种装置，动态地测量整个光聚合过程中材料的收缩演化。

在光聚合模塑成型中，影响收缩的一大关键因素是制品的厚度，因为用于引发光聚合反应的光引发剂对紫外光有很强的吸收作用，因此大部分紫外光的能量都被表层的树脂吸收，只有很少的能量到达深层，因此深层树脂十分不容易固化。为了解决这个问题，研究者采用使用短波和长波两种波长的紫外线共同作用的方法，利用穿透能力强，但是能量低的长波紫外线，促使深层树脂固化；利用波长较短，但是能量较高的短波紫外线，使表层树脂固化。因此，测试光聚合模塑成型收缩演化的装置，必须满足以下几个特点：1.树脂固化厚度可以调节，以衡量不同厚度树脂的固化特征；2.装置可以同时照射长波与短波两种波长的紫外线，并且两种波长光线的光照强度分别可以调节，以探索最佳成型光照条件。目前，能满足以上要求的测试装置不论国内还是国外都未见提及。

发明内容

本发明提出一种动态测试光聚合模塑成型收缩演化的装置及方法，该装置主要基于柱塞圆筒式膨胀计的测试原理，主要包括一个管状的测试腔以及与之相配合的上下一对柱塞：上柱塞与施加压力的装置相连接，为树脂施加压力；下柱塞是透明材质，可以透过光线，从而可以从下方对树脂施加紫外光照，以诱导光聚合树脂固化；通过在光照的同时对柱塞的位移进行实时采集可以得到树脂的动态收缩曲线。因为树脂的高度就是紫外光线需要穿过的厚度，因此可以通过改变试样的总体积，直接改变试样的固化厚度；本发明中紫外线照射的光路经过特殊设计：在紫外线入射光路上，通过下表面切成45°的下柱塞与上表面切成45°的导光块相配合，构成了一个特殊的透镜系统，使两个光源发出的短波长紫外线与长波长紫外线分别经过全反射和折射的作用，可以叠加成同一道光线照射树脂，两种组分紫外线的光照强度可以方便地分别调节。基于该装置，本发明还提出了相关测试方法，用于衡量长波长与短波长紫外线组分对具有一定厚度光聚合制品固化收缩的影响。