[发明专利]一种测定敏感性药料流变性能的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定敏感性药料流变性能的方法及其装置，属于材料测试技术领域。

背景技术

材料的流变性能反映了在一定温度条件下材料的黏度随剪切速率的变化关系，研究火药等这些特殊敏感性材料的流变性能对指导这些材料的加工成型具有重要的作用，其流变数据不但可以准确反映材料的性能特征，还能够用于数值计算，进而指导相关设备设计和工艺条件设置。

同火药等这些特殊敏感性药料相比，聚合物等高分子材料在加工温度和压力下流动性好，容易实现其流变性能的检测。相比之下，敏感性药料流变性能的测试则很困难。一方面，在杂质渗入、温度、压力或负荷超过工艺规定上限等多方面因素的影响下，都极有可能引发燃烧、爆炸，威胁人身财产安全。另一方面，由于火药等敏感性药料本身具有组分多样、黏稠度大、流动性很差的特点，在温度和压力不能高过安全临界值的情况下，用柱塞对其加压时，容易引起压力的波动，对压力检测的精度有很大影响。因此，需要一种适合于火药等敏感性药料流变性能的测试方法及其装置。

流变仪是用来测定聚合物、悬浮液、乳液、涂料等材料的流变性能的仪器，种类包括旋转流变仪、毛细管流变仪、转矩流变仪等等。毛细管流变仪是目前发展最成熟、应用最广的一种流变测量仪器，具有操作简单、测量范围广等优点。如果能够利用毛细管流变仪的原理测定出火药等敏感性药料的流变性能，则可推动敏感性药料加工领域技术的发展。

发明内容

针对火药等敏感性药料的流变性能难以利用常规方法进行测试的问题，本发明的目的在于提供一种利用毛细管测定敏感性药料流变性能的方法及其装置，能够在安全条件下得到所测敏感性药料的流变性能，相关流变数据可用以帮助这些敏感性药料制造业中设备结构的设计和加工工艺条件的优化。

本发明一种测定敏感性药料流变性能的方法的技术方案采用了由料筒、柱塞、毛细管、加热系统、传动系统、压力传感器、温度传感器、位移传感器、数据采集系统和远程控制系统组成的装置，具体步骤如下：

1）测试前在料筒内壁涂润滑油等润滑物；

2）将毛细管安装在料筒下端，将被测药料制成小颗粒或粉末状，称取一定质量放入料筒内，通过加热系统进行预热，温度设定不得高于药料临界安全温度，预热到设定温度后再保温，保温时间以使药料温度达到测试温度并保持稳定为止；

3）根据药料质量除以密度计算出药料体积，再根据料筒尺寸计算出实际药料被压实后在料筒中所占的高度，按此高度设定柱塞最终移动到的预压位置，通过远程控制系统控制传动系统使柱塞下移进入料筒，在压紧药料过程中反复上下移动多次，最后停留在预压位置5分钟以上；

4）通过远程控制系统控制传动系统使柱塞上移一定位移1至2mm，然后开始以一定速率下移加压，使部分药料挤出毛细管出口一小段后的位置停止加压，停留2分钟以上；

5）正式测试开始，通过远程控制系统控制传动系统使柱塞以设定的测试速率加压，将80%的药料挤出料筒时结束加压，完成一次测试，可通过80%的药料质量除以密度计算出体积，再根据料筒尺寸计算得到柱塞行程；测试过程中通过压力传感器、温度传感器、位移传感器和数据采集系统适时采集记录时间、位移、压力、温度等数据，通过测试速率、柱塞端头面积和毛细管直径，计算表观剪切速率，通过压力和毛细管尺寸计算表观剪切应力；过程中如果温度或压力超过药料的临界安全温度或压力值时，远程控制系统控制传动系统使柱塞迅速移出料筒，及时停机；

6）一次测试结束，远程控制系统控制传动系统使柱塞移出料筒，清理毛细管和料筒中剩下的药料；

7）更换不同长径比的毛细管、改变柱塞移动速率、测试温度，重复以上测试过程，可以得到不同测试温度和测试速率条件下的表观剪切速率和表观剪切应力，统计实验数据，校正表观剪切应力得到修正剪切应力，校正表观剪切速率得到修正剪切速率，修正剪切应力除以修正剪切速率即为黏度，可绘制不同温度的黏度—修正剪切速率关系曲线即为被测物料的流变曲线。