[发明专利]表征非晶高分子材料内应力的方法

说明书

本发明提供了一种表征非晶高分子材料内应力的方法。该方法包括：取待测试非晶高分子材料的样品；将样品置于差示扫描量热器的铝制坩埚中，盖上铝制的上盖，然后以第一升温速率由常温升温至目标温度，记录第一次升温过程的差示扫描量热曲线；然后，将样品降温至常温；其次，将样品以第二升温速率再一次由常温升温至目标温度，记录第二次升温过程的差示扫描量热曲线；以第二次升温过程的差示扫描量热曲线为基准，对比第一次升温过程的差示扫描量热曲线与其之间的差异，差异越大即代表待测试非晶高分子材料的内应力越大。本发明采用DSC表征非晶高分子材料内部残余应力的大小，是一种高效、快速表征非晶高分子材料残余应力的方法。

技术领域

本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体而言，涉及一种表征非晶高分子材料内应力的方法。

背景技术

高分子材料越来越广阔的应用到生产生活当中，高分子材料良好的加工性能、绝缘性能等使其满足大多数场合的应用。同时受到高分子材料自身结构特点的限制，在高分子材料成型过程中，不可避免的会有残余应力存在制品中。残余应力不仅会造成制品变形、开裂等质量问题，多数情况下由于残余应力的存在会导致制品的寿命缩短。

因此控制高分子材料制品中的残余应力是十分必要的，目前常用的方法一方面通过优化注塑或挤出等成型工艺、优化成型模具等方法来减小残余应力；另一方面通过对制品进行热处理来消除残余应力。第一种方法存在技术难度大、残余应力表征困难的问题；第二种方法生产成本增加，不适合高光等制品，同时热处理过程制品会发生变形，因此控制高分子制品残余应力的最佳方法是优化加工过程中的参数，降低残余应力的大小。所以评价高分子制品残余应力大小的方法成为技术的关键。

目前评价高分子材料残余应力的方法不多，具体如下：

专利“非晶体透明材料内应力的测量方法及测量装置”(CN201810540405.2)公开了一种非晶体透明材料内应力的测量方法。对待测件的测量区施加偏振光，获取偏振光在待测件上产生的双折射偏振光之间的光程差，并根据光程差与内应力值的对应关系获取测量区的内应力值。该方法具有良好的精度，但仅限于透明材料，且材料的透光率、厚度等形状因素会影响测试结果。

专利“一种薄膜内应力的测试方法”(CN201810062607.0)将待测薄膜样品以恒定的升温速度升温至预设温度，获取升温过程中待测薄膜样品的最大收缩率，以表征待测薄膜样品的内应力。该技术限于薄膜材料，且薄膜收缩变形后长度测量会有困难，造成测试数据不精确。

专利“注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法”(CN201810464872.1)提供了透光性聚合物材料的注塑成型大分子取向检测技术，该技术测试系统包括成型模块，光源模块，在线监测模块。注塑机对窗口可视化测试模具进行注塑成型；入射光源经分光镜可将入射光分成参考光源和干涉光源，干涉光源进入模具型腔动态成像，全息干板、CCD高速摄像机等被安装与动模下侧以记录聚合物充模过程的瞬时形态，进而通过数据处理系统对相关数据进行处理，对比性和可靠性强；温压一体式传感器设置于模具型腔的内壁，能够实时反馈模腔温度与应力分布，动态调控模腔温度与应力分布，准确度高。该技术适合注塑过程中的动态跟踪，然而仅限于透明材料。

专利“一种超声兰姆波测量塑料薄板制品内应力的装置和方法”(CN201510221488.5)，利用对兰姆波振幅的检测实现塑料薄板制品内应力分布的定量测量。专利“透明制品注射压缩成型过程内应力分布实时检测方法”(CN201310514990.6)利用高速摄像机实时拍摄偏振光下制品成型过程中表面偏振光的响应图片，计算在该工艺参数条件下残余应力。专利“塑料制品内应力浸泡测试机”(CN201410541114.7)其方法是利用溶剂的渗透扩散作用，加速内应力作用效果，通过材料的开裂程度等判断内应力大小。

然而，以上技术存在应用范围受限(主要针对透明材料)，测试结果很难定量化(溶剂浸泡等测试)，无法区分制件不同深度位置的内应力(超声兰姆波测量法)等局限性。基于以上原因，有必要提供一种适用于非晶高分子材料的残余应力表征方法。

发明内容