一種可測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的測試裝置，具體來說是在傳統(tǒng)萬能材料試驗機(jī)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計合適的樣品載臺和采用高精度的力學(xué)測試系統(tǒng)測量流體在拉伸過程中力與位移的關(guān)系變化，屬于高分子物理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)力應(yīng)變曲線是描述材料力學(xué)性能的重要圖形，呈現(xiàn)的是材料在外力作用下發(fā)生形變而記錄的應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系。萬能材料試驗機(jī)是測試高強(qiáng)度材料力學(xué)性能的常規(guī)設(shè)備，對于強(qiáng)度較低的纖維材料，單纖維強(qiáng)力儀可以很好的表征其力學(xué)性能。然而對于熔體或者高分子溶液來說，從宏觀上表征其拉伸過程中力與位移的變化一直是個難題，但這對于高分子材料成型、膠黏劑研發(fā)和涂料工業(yè)又是極其重要的。例如在紡絲成型過程中熔體或高分子溶液從噴絲孔擠出的單軸拉伸，或者膠黏劑、涂料在使用時受到的拉伸等。為此市場上已有相應(yīng)的拉伸流變儀誕生，如SER(Sentmanat Extens1nal Rheometer)通用測試平臺可用于測定恪體拉伸變形行為，CaBER(Capillary Breakup Extens1nal Rheology)可用于測定高分子溶液在單軸拉伸時溶液細(xì)絲直徑隨拉伸時間的變化曲線，同時他們都可以測定流體的拉伸粘度等相關(guān)信息。
[0003]盡管如此，有關(guān)本發(fā)明所涉及的測定流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置至今尚未見公開，其裝置設(shè)想和測試方法也是由本發(fā)明首次提及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明在傳統(tǒng)萬能材料試驗機(jī)的基礎(chǔ)上，提出采用圓形樣品載臺代替樣品夾具，再配備高精度力學(xué)測試系統(tǒng)，進(jìn)而測量流體在拉伸過程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0005]具體內(nèi)容如下:
[0006]—種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置主要包括:(I)溫度可控的樣品載臺和(2)可測試mN級微小變化的力學(xué)測試元件，通過計算機(jī)控制上下載臺的移動獲得流體拉伸過程中力隨位移的變化曲線。
[0007]其中所述的流體可以是高分子熔體，也可以是高分子在溶劑中溶解而得到的高分子溶液。
[0008]所述的樣品載臺為圓形，直徑為5-15mm，可拆卸、更換，載臺溫度控制范圍為室溫-250°C，其中溫度控制可采用油浴循環(huán)加熱或電加熱方式。
[0009]所述的流體應(yīng)變的發(fā)生可以是通過計算機(jī)控制上載臺向上移動，也可以是控制下載臺向下移動來完成，其中上下載臺的最大距離可達(dá)20cm，上下載臺的移動速度可控制在100-1000mm/miη η
[0010]所采用的高精度力學(xué)測試元件可以測量10mN-5cN的力的變化。
[0011]此發(fā)明裝置可以快速獲得流體宏觀拉伸性能的相關(guān)信息，在熱塑性材料的吹膜成形、高分子纖維制備、膠黏劑研發(fā)以及涂料行業(yè)具有應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚的說明本發(fā)明，給出了測試?yán)w維素離子液體溶液時采用的裝置示意圖，如圖1所示，圖2是纖維素溶液在拉伸時的變化示意圖，圖3是測得的纖維素溶液的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實施例
[0013]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0014]實施例1
[0015]纖維素離子液體溶液在80°C時的應(yīng)力應(yīng)變曲線測試
[0016]選擇直徑為Icm的載臺為本次試驗的樣品臺，開啟圖1中的循環(huán)油浴并設(shè)定溫度在80°C，待上、下載臺溫度恒定時開始加樣，為方便加樣可通過計算機(jī)調(diào)節(jié)下載臺向下移動，待樣品加好后回復(fù)至初始位置，為了防止載臺溫度的散失，可通過加裝圖1中的防護(hù)罩進(jìn)行保溫，設(shè)定本次試驗時上下載臺距離8mm為初始位置。此時因溶液表面張力的作用將會與上下載臺形成如圖2a的形狀。通過計算機(jī)設(shè)定下載臺向下移動速度為300mm/min，在下載臺下移的過程中纖維素離子液體溶液受到拉伸，但因為表面張力的存在溶液被拉伸的狀態(tài)會延續(xù)一段時間，如圖2b，c所示，最終溶液破裂到達(dá)測試終點(diǎn)，如圖2d。在位移傳感器和測力傳感器的記錄下，將數(shù)據(jù)傳到計算機(jī)中繪制出如圖3所示的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0017]實施例2
[0018]聚丙烯熔體的應(yīng)力應(yīng)變曲線測試
[0019]聚丙烯是可以熔融的高分子，其熔點(diǎn)大約是170°C，為此本次測試樣品載臺的加熱方式改為電加熱，并固定下載臺，通過上載臺的上移進(jìn)行拉伸試驗。選擇載臺的直徑為15mm，設(shè)定上下載臺距離1mm為初始位置。當(dāng)載臺溫度加熱到170°C時，將一定量的聚丙稀顆粒放在載臺上待其完全熔融后，將上載臺返回至初始位置，并用防護(hù)罩進(jìn)行保溫，在表面張力的作用下形成與實例I中圖2a類似的形狀。設(shè)定上載臺向上移動速度為800mm/min，直至熔體斷裂，在位移傳感器和測力傳感器的記錄下得到聚丙烯熔體的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
【主權(quán)項】
1.一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于通過設(shè)計合適的樣品載臺，配備高精度力學(xué)測試元件，可以獲得流體在拉伸過程中應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系曲線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所述的流體可以是高分子熔體，也可以是高分子在溶劑中溶解而得到的高分子溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所述的樣品載臺為圓形，直徑為5-15_，可拆卸、更換，載臺溫度控制范圍為室溫_250°C，其中溫度控制可采用油浴循環(huán)加熱或電加熱方式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所述的流體應(yīng)變的發(fā)生可以是通過上載臺的上移，也可以是通過下載臺的下移來完成，其中上下載臺的最大距離可達(dá)20cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所采用的高精度力學(xué)測試元件可以測量10mN-5cN的力的變化。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于:所發(fā)明的裝置可以快速獲得流體宏觀拉伸性能的相關(guān)信息，在熱塑性材料的吹膜成形、高分子纖維制備、膠黏劑研發(fā)以及涂料行業(yè)具有應(yīng)用價值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測試流體應(yīng)力應(yīng)變曲線的裝置，其特征在于通過設(shè)計合適的樣品載臺，配備高精度力學(xué)測試元件，可以獲得流體在拉伸過程中應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系曲線圖。本發(fā)明裝置可以快速獲得流體宏觀拉伸性能的相關(guān)信息，在熱塑性材料的吹膜成形、高分子纖維制備、膠黏劑研發(fā)以及涂料行業(yè)具有應(yīng)用價值。
【IPC分類】G01N3/18
【公開號】CN105547853
【申請?zhí)枴緾N201510917787
【發(fā)明人】馬博謀, 侯秀良, 喬雪
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月20日