[发明专利]用于高分子薄膜材料原位结构检测的微型伸展流变装置及其实验方法

摘要

本发明提供一种用于高分子薄膜材料原位结构检测的微型伸展流变装置及其实验方法，该装置在有限的空间内实现了对高分子薄膜样品的精确控温和高速形变，同时应变和应变速率可以精确控制并连续可调；该装置采用空芯杯无刷伺服电机驱动主动轴旋转，对样品施加伸展流变；通过Labview控制程序配合电机的霍尔传感器和编码器，精确控制电机转速及位移；该装置的从动轴与微型拉力传感器相连，实时跟踪伸展流变过程中拉力的变化。本发明具有体积小、质量轻、安装方便等优点，非常适合与微焦点X射线衍射站、光学显微镜、傅立叶变换显微红外光谱仪等设备连用，是原位研究不同温度条件下高分子材料伸展流变过程中内部结构变化的一种非常好的装置。

主权项

一种用于高分子薄膜材料原位结构检测的微型伸展流变装置，其特征在于：包括高精度微型伺服电机（1），主动轴（2），从动轴（3），加热块（4），温度传感器（5），拉力传感器（6），温度控制器（7），Labview软件控制和数据采集系统（8），其中：高精度微型伺服电机（1）通过联轴器与主动轴（2）连接，高分子薄膜样品（9）装夹在主动轴（2）与从动轴（3）之间，从动轴（3）与拉力传感器（6）连接，加热块（4）分布在轴两侧；拉伸时，高精度微型伺服电机（1）带动主动轴（2）旋转，高分子薄膜样品（9）绕轴伸展拉伸，从动轴（3）保持不动；利用Labview软件编写的高精度伺服电机的控制程序，配合电机上集成的霍尔传感器和编码器，精确控制电机转动的位移和速度；伸展流动过程中，主动轴带动薄膜样品绕轴转动，沿轴切向的拉伸力传递到从动轴，从动轴与微型拉力传感器连接，实时记录拉伸过程中样品力的变化；利用Labview软件编写的数据采集程序，使用数据采集卡把拉力传感器测得的拉力数据采集到计算机；该装置的样品腔内有两个加热块，样品加热方式采用气体升温，通过调节经过加热块的氮气流量使样品腔内温度均匀分布，同时氮气的通入起到气氛保护的作用，减小样品在高温下热降解；温度传感器布置在贴近薄膜样品的下方，用于实时检测样品所处的温度，利用温度传感器实时测温配合温度控制器实现从室温到高温的精准控制。