專利名稱：用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于可模擬實際加工的研究用光散射及剪切力場產生設備，特別涉及一種研究剪切場中聚合物共混體系相結構變化規律的設備。
聚合物在實際加工中不可避免地受剪切作用，為了指導生產，研究剪切場之中聚合物體系的相結構變化規律非常重要和必要。關于研究方法，有粘度法、濁度法、形態法等，但這些方法因不能實時提供聚合物相結構變化的規律而降低了人們的使用興趣，而光散射法的優點即在于實時跟蹤記錄，因而正日益受到關注，越來越成為本領域研究的發展方向。要研究剪切場中聚合物共混體系相結構變化規律，就必須建立一套能模擬實際加工條件的光散射及剪切力場產生設備，目前國內外不少專家、學者在致力于這種設備的研究，據了解，現有光散射及剪切力場產生設備主要由He-Ne激光源、偏振片、剪切裝置、CCD攝象機和計算機組成，剪切裝置的構件有剪切池、熱臺、控溫儀、絲桿、電機，這些設備能實現剪切場中聚合物相結構變化規律的實時跟蹤記錄，但卻存在以下缺點(1)構成剪切池的兩塊玻璃通過相對平動實現樣品的剪切，但不能形成連續剪切，因而與生產實際中剪切場不完全吻合，影響研究結果的直接應用，而使用錐板式玻璃來形成剪切的設備，因錐板的磨損將造成長期測量的不準確性；(2)未考慮激光的穩頻性，這樣因激光波長并不是單純的632.8納米而使激光光強不穩定，從而影響實驗結果；(3)剪切池直接由兩塊玻璃組成，對其未進行任何保護，這樣在實驗過程中將導致樣品大量溢出。
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種剪切場更接近生產實際的剪切裝置與高分辨率的光散射裝置所組成的聚合物加工研究用設備。
本發明的目的是這樣實現的根據聚合物在實際生產中受剪切的狀況，將剪切裝置的樣品池與池蓋板的相對運動方式設計為轉動式；選擇穩頻性好、能產生具有一定偏振度的激光發生器作為光源并設計與之相匹配的光處理裝置；選用高分辨率的二維CCD攝像裝置；對所選用電機配置了一套控速裝置，通過該控速裝置，可提供聚合物共混體系在受熱及受剪切時粘度變化的相對值。
本發明所提供的設備包括激光發生器、光處理裝置、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏、攝像裝置、計算機及支撐體。激光發生器與光處理裝置匹配安裝，剪切裝置位于光處理裝置與光檢測裝置之間，成像屏安裝在匯集樣品圖象的光路上，攝像裝置的安裝位置與成像屏相匹配并與計算機相連。剪切裝置由加熱器、控溫儀、樣品池、池蓋板、電機和傳動機構組成，樣品池位于加熱器上，傳動機構帶動池蓋板或加熱器轉動來實現樣品的剪切。
本發明的剪切裝置，其傳動機構既可采用蝸桿蝸輪結構，又可采用圓柱齒輪結構；其加熱器既可由銅臺及插裝在銅臺內的加熱棒組成，又可由銅臺及纏繞在銅臺上的電阻絲組成；其樣品池為中心部位設置有凹槽的石英片，池蓋板為中心部位設置有凸臺的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配。
本發明的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是本發明所提供的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備的一種結構圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本發明所提供的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備的又一種結構圖；圖4是光處理裝置的一種結構圖；圖5是蝸輪的一種結構圖；圖6是蝸輪的俯視圖；圖7是蝸輪的又一種結構圖；圖8是樣品池的一種結構圖；圖9是池蓋板的一種結構圖；圖10是銅臺的一種結構圖；圖11是圖10的俯視圖。
實施例1本實施例中的光散射及剪切力場產生設備的結構如圖1、圖2所示，其部件包括激光發生器、光處理裝置14、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏4、攝像裝置1、計算機2及其支撐體。支撐體為框架式結構，由四根絲桿10及與絲桿套連的頂板3、支承板5、上板9、中板15、下板11、底板13組裝而成；激光發生器選用北大校辦廠生產的JD2型，它能產生具有一定偏振度的垂直光。光處理裝置14安裝在底板13上，其結構如圖4所示，由外殼21和位于外殼內的光學元件及其安裝定位機構組成；光學元件有反射鏡29、將線偏振光轉變成圓偏振光的波片30、針孔31和將圓偏振光轉變成線偏振光的偏振片32，波片選用λ/4波片；安裝定位機構由滑軸架22及套裝在滑軸上的反射鏡座26、波片盒25、針孔盒24、偏振片盒23組成，反射鏡座通過拉簧27與滑軸架底座連接，通過螺釘28調整其位置，波片盒、針孔盒、偏振片盒既可沿滑軸上下滑動，又可通過盒體上設置的調節螺釘調整內裝的光學元件在水平面的位置。剪切裝置由加熱器、控溫儀、樣品池18、池蓋板19、電機20、控速裝置和傳動機構組成；電機20選用直流電機；控速裝置帶有力矩顯示儀，可間接地反應共混體系受熱受剪切所導致的粘度變化相對值；傳動機構為蝸桿蝸輪結構，蝸輪17安裝于上板9，為了與加熱器和池蓋板組裝，其中心部位設計有一與加熱器尺寸相匹配的中心孔33，其上端面設計有凸塊34，如圖5、圖6所示，蝸桿7安裝在位于下板的軸承座8上，通過連軸器與直流電機20連接；加熱器由銅臺12及插裝于銅臺內的加熱棒組成，如圖10、圖11所示，組裝時固定在中板15上并套裝在蝸輪的中心孔33內；控溫儀通過熱電偶16檢測銅臺的溫度從而進行調控；樣品池18為中心部位設置有凹槽35的石英片，如圖8所示，組裝時位于銅12上端面，池蓋板19為中心部位設置有凸臺36的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配，如圖9所示，組裝時位于蝸輪的上端面。光檢測裝置為檢偏片6，安裝在支承板5下部、位于剪切裝置的上方；成像屏4安裝在支承板5上部；攝像裝置2選用臺灣敏通所產的型號為MTV1802CB的二維CCD攝像頭，安裝在頂板上。
實施例2本實施例中的光散射及剪切力場產生設備的結構如圖3所示，蝸輪的結構如圖5所示。與實施例1不同之處在于(1)池蓋板19安裝在支撐體的托板上，只能隨托板上下平動；(2)銅臺12位于蝸輪17的中心孔內并與蝸輪為整體式結構，可隨蝸輪轉動；(3)樣品池18安裝在銅臺12上，可相對于池蓋板轉動。
本發明具有以下優點1.樣品池與池蓋板通過相對轉動實現樣品的剪切，與聚合物在生產實際中所處的剪切場非常接近，有利于提高研究結果對生產的指導性。
2.激光光源、剪切裝置、攝像裝置的改進，有效地提高了圖樣的分辨率，分辨率可達768*568以上，從而進一步提高了實驗結果的精確性。
3.樣品池和池蓋板的改進，有效地減少了樣品在實驗過程中的溢出。
4.結構簡單，操作、使用方便。
權利要求
1.一種用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，包括激光發生器、光處理裝置(14)、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏(4)、攝像裝置(1)、計算機(2)及其支撐體，激光發生器與光處理裝置匹配安裝，剪切裝置位于光處理裝置與光檢測裝置之間，成像屏安裝在匯集樣品圖像的光路上，攝像裝置的安裝位置與成像屏相匹配并與計算機相連，剪切裝置由加熱器、控溫儀、樣品池(18)、池蓋板(19)、電機(20)和傳動機構組成，其特征在于樣品池位于加熱器上，傳動機構帶動池蓋板或加熱器轉動實現樣品的剪切。
2.根據權利要求1所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于傳動機構由蝸桿(7)和蝸輪(17)組成，蝸輪設計有一與加熱器尺寸相匹配的中心孔(33)，其上端面有用于安裝池蓋板的凸塊(34)，放置樣品池的加熱器安裝在支撐體的支撐板上并位于蝸輪的中心孔內，池蓋板安裝在蝸輪上端面且為可拆卸式連接。
3.根據權利要求1所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于傳動機構由蝸桿(7)和蝸輪(17)組成，蝸輪設計有一與加熱器尺寸相匹配的中心孔(33)，放置樣品池的加熱器位于該中心孔內并與蝸輪為整體式結構，池蓋板(19)安裝在支撐體的托板上。
4.根據權利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于電機(20)配置了一套控速裝置。
5.根據權利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于激光發生器產生的激光為具有一定偏振度的垂直光，光處理裝置由外殼(21)和位于外殼內的光學元件及其安裝定位機構組成，光學元件有反射鏡(29)，將線偏振光轉變為圓偏振光的波片(30)、針孔(31)，將圓偏振光轉變為線偏振光的偏振片(32)。
6.根據權利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于樣品池(18)為中心部位設置有凹槽(35)的石英片，池蓋板(19)為中心部位設置有凸臺(36)的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配。
7.根據權利要求4所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于樣品池(18)為中心部位設置有凹槽(35)的石英片，池蓋板(19)為中心部位設置有凸臺(36)的石英片，凸臺與凹槽的尺寸相匹配。
8.根據權利要求1或2或3所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備，其特征在于加熱器由銅臺(12)及插裝在銅臺內的加熱棒組成。
全文摘要
一種用于聚合物加工研究的光散射及剪切力場產生設備,包括激光發生器、光處理裝置、剪切裝置、光檢測裝置、成像屏、攝像裝置、計算機及其支撐體。激光發生器所產生的激光為具有一定偏振度的垂直光,剪切裝置中的樣品池與池蓋板通過相對轉動實現樣品的剪切;攝像裝置采用高分辨率的二維CCD攝像頭。此種設備對樣品的剪切與聚合物在生產實際中所處的剪切場很接近,同時有效地提高了圖樣的分辨率,分辨率可達768*568以上。
文檔編號G01N21/49GK1333461SQ00109909
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月11日 優先權日2000年7月11日
發明者李光憲, 雷彩紅, 楊其, 周肇飛, 邱瑜 申請人:四川大學