[发明专利]一种松弛时间测试方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料检测领域，具体涉及一种松弛时间测试方法及其装置。

背景技术

高分子材料及其溶液的松弛时间是影响其性能的关键因素，松弛时间除由材料本身的性能决定外，还跟外界温度、湿度、作用速度、外加物理场强度以及种类等密切相关。

目前已有的旋转流变仪，可以通过测试电机扭矩的变化来计算材料的黏度，但是不能够准确得到材料的松弛时间。因为不同材料的松弛时间相差非常大，有些材料的松弛时间有几小时、几天、甚至几十年，而针对高分子熔体和溶液，有些材料的松弛时间可能从10-10秒到几分钟不等，这样，就对测试装置的灵敏性和适应性要求很高，如果使用测试电机扭矩以及电机轴旋转角度的变化来计算松弛时间，则可能由于空间尺寸误差、或摩擦、惯性等阻力误差，从而导致测试数据有误，甚至根本测试不到数据（如松弛时间足够短的情况）。

现有技术中，高分子材料及其溶液的松弛时间的测试，特别是在某些外加物理场作用下的松弛时间测试存在一定的困难，没有一种设备能够准确测量松弛时间，给材料性能研究、材料加工设备与加工技术方案带来困难。

发明内容

为了克服现有技术无法准确测量材料的松弛时间的问题，本发明提供了一种松弛时间的测试方法。

本发明测试方法主要原理为：

在一定的气压（海拔）、温度、湿度环境下，对材料熔体或溶液施加一个变形（位移），这时材料就会产生一个应力，并且应力会慢慢松弛，当应力变为零时，这个时间段的长度则为该材料在该温度、湿度环境下的松弛时间。

在一定的气压（海拔）、温度、湿度环境下，对材料熔体或溶液施加一附加物理场（如超声波、电磁波、或其它振动波等），待稳定后，对材料施加一个变形（位移），这时材料会产生一个应力，然后应力会慢慢回复松弛，当应力变为零时，记录这个时间段的长度即为该材料在该环境、该物理场作用下的松弛时间。

本发明通过如下技术方案实现：

提供一种松弛时间测试方法，用于测试材料熔体或溶液在不同外界环境和物理场作用下的松弛时间，包括：

设置一端带有用于采集待测材料温度数据和应力数据的温度应力传感器的测试杆，将所述测试杆浸入装有待测材料的容器中，并与材料完全接触，获得初始应力数据；

所述测试杆另一端设置有用于驱动测试杆转动驱动机构；在所述驱动机构上设置位置传感器，直接采集测试杆转动的角度；

在所述容器外部设置控制待测材料温度的加热器和用于施加物理场的波动发生器；

启动加热器和/或波动发生器，设置于测试杆另一端的驱动机构以一定速度驱动测试杆旋转一定角度，设置于一端的应力传感器采集应力数据，获得在一定的速度、温度及振动波作用下应力数据与时间的变化关系；

当应力数据从运动到最大角度时所对应的数值时起，到应力衰减到初始应力时所对应的时间段，即得松弛时间。

具体地，所述角度大小由实际需要决定，角度可以通过控制驱动转轴的转动实现，也可以通过采集驱动机构的旋转角度实现，也可以通过控制驱动时间实现。

进一步地，所述应力数据通过数据采集控制系统采集分析，所述数据采集控制系统分别与所述温度应力传感器、波动发生器、位置传感器和驱动源连接，用于采集分析待测材料温度、应力、波动场强度数据、转动速度、转动角度和时间数据。

温度应力传感器直接安装在测试杆下端部，直接与材料接触，可以非常准确、快速地采集到材料的温度、应力等参数，消除了由于尺寸误差、摩擦等引起的数据不准确等情况。

进一步地，具体包括以下步骤：

第一步，获取初始应力数据，将一端带有温度应力传感器的测试杆浸入待测材料中，所述温度应力传感器与待测材料完全接触，对待测材料保持一定温度直至稳定，温度应力传感器采集应力数据，即为初始应力数据；

第二步，获取待测材料温度数据和外界波动场强度数据；

第三步，驱动测试杆旋转，获取测试杆旋转速度、角度、时间和应力数据；

第四步，所述数据采集系统自动记录测试杆旋转到最大角度时起，材料应力衰减到初始应力时的时间段长度，即为松弛时间。

进一步地，所述驱动机构包括驱动源、齿轮一和齿轮二，所述齿轮一和齿轮二啮合，所述齿轮一与驱动源通过驱动轴连接，所述齿轮二与所述测试杆另一端键连接。

本发明还提供了一种实现所述材料松弛时间测试方法的松弛时间测试装置，包括驱动机构、测试杆、容器、加热器、波动发生器和位置传感器；