專利名稱：基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半結(jié)晶性聚合物熔體中牽引纖維，并在線監(jiān)控界面應(yīng)力和界面結(jié)晶過程，得到牽引速率、界面剪切應(yīng)力、界面結(jié)晶形貌以及多晶態(tài)的關(guān)系的檢測儀。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料的力學(xué)性能由基體、增強(qiáng)相以及界面相共同決定，其中界面相對材料整體力學(xué)性能有至關(guān)重要的影響。對半結(jié)晶性聚合物基復(fù)合材料而言，界面結(jié)晶行為對材料力學(xué)性能的提高有著非常重要的影響。任何聚合物材料必須經(jīng)過成型加工才能變成有使用 價值的制品，成型加工過程中的剪切應(yīng)力影響了聚合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形態(tài)，并對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能產(chǎn)生著重要的影響。因此，控制其所經(jīng)歷的剪切作用以控制界面形態(tài)，是提高半晶性聚合物基復(fù)合材料力學(xué)性能的重要途徑，也是材料科學(xué)與工程的研究和應(yīng)用領(lǐng)域的重要課題之一。在聚合物熔體中牽引纖維而引入的剪切應(yīng)力對界面結(jié)晶具有顯著的影響，它不僅能改變其界面結(jié)晶形貌，而且可以促進(jìn)其結(jié)晶動力學(xué)。更重要的是，特定的界面結(jié)晶形貌必然會影響復(fù)合材料的界面性能，進(jìn)而影響其整體性能。同時，類似的剪切誘導(dǎo)界面結(jié)晶在聚合物成型加工過程中也廣泛存在。因此，以單纖維/聚合物復(fù)合材料為模型，通過在熔體中牽引纖維來研究剪切誘導(dǎo)半晶聚合物的界面結(jié)晶行為，在工程實(shí)踐上能實(shí)現(xiàn)提高復(fù)合材料力學(xué)性能的目的，在理論上還有助于理解聚合物成型加工工藝-結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系，兼具了工程和理論意義。目前，在實(shí)驗(yàn)室中，纖維在熔體中牽引裝置是一種研究剪切誘導(dǎo)聚合物基復(fù)合材料界面結(jié)晶的模型化實(shí)驗(yàn)儀器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證明，很多半晶聚合物能夠通過控制纖維牽引實(shí)驗(yàn)條件而得到期望的界面結(jié)晶形態(tài)，這也為通過牽引纖維來研究界面剪切應(yīng)力與界面結(jié)晶形貌之間的關(guān)系提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。此類設(shè)備的實(shí)驗(yàn)操作如下首先熱壓制備一定厚度的聚合物薄膜，然后將三明治狀(單根纖維夾在兩片薄膜之間)的試樣放在一熱臺上加熱到平衡熔點(diǎn)以上并保持一段時間以消除熱歷史，再降溫到一定溫度牽引纖維來施加剪切作用，然后降溫到結(jié)晶溫度進(jìn)行等溫結(jié)晶，借助偏光顯微鏡在線觀察結(jié)晶形貌的變化。最后，研究者結(jié)合纖維牽引條件來研究其對界面結(jié)晶的影響。但是，這種方法有很多的缺陷，最重要的是，雖然研究者都認(rèn)為牽引纖維首先影響了剪切誘導(dǎo)結(jié)晶的本質(zhì)因素，即界面剪切作用，進(jìn)而影響其界面結(jié)晶，但卻僅僅嘗試建立牽引速率(或牽引時間)和界面結(jié)晶的關(guān)系，對于界面剪切作用如何影響界面結(jié)晶的定量描述卻力不從心，在無法回避時只能采用簡易的熱力學(xué)模型來進(jìn)行大致說明；同時，纖維的牽引速度不能精確控制，例如，以往此類設(shè)備中常手動牽引纖維，或者采用懸掛砝碼的方法(松開砝碼后砝碼由于重力作用而下降，從而帶動纖維運(yùn)動)；此外，以往此類裝備中常采用單一熱臺控溫，需要較長的時間才能從消除熱歷史溫度降低到等溫結(jié)晶溫度，長時間的降溫不符合嚴(yán)格意義上的等溫結(jié)晶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在半結(jié)晶性聚合物熔體中牽引纖維，并在線監(jiān)控界面剪切應(yīng)力和界面結(jié)晶過程的實(shí)驗(yàn)工具，具體涉及到不同牽引速率和不同牽引溫度下，監(jiān)控纖維與聚合物界面剪切應(yīng)力的變化，并監(jiān)控界面結(jié)晶過程，以最終得到牽引速率、界面剪切應(yīng)力、界面結(jié)晶形貌以及多晶態(tài)的關(guān)系。技術(shù)方案一種基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，包括可控牽引機(jī)構(gòu)，測力傳感器，雙溫?zé)崤_，偏光顯微鏡，控制箱，計(jì)算機(jī)。由雙溫?zé)崤_控制樣品溫度，可控牽引機(jī)構(gòu)牽引纖維施加剪切作用，測力傳感器檢測牽引過程中纖維和聚合物熔體的相互作用力，傳輸給控制箱和并由計(jì)算機(jī)處理，偏光顯微鏡觀察結(jié)晶形貌的變化，結(jié)合計(jì)算得到的界面剪切應(yīng)力和結(jié)晶形貌，定量的研究兩者之間的關(guān)系。其中，在可控牽引機(jī)構(gòu)的上安裝有測力傳感器，監(jiān)控纖維在聚合物熔體中牽引時的界面剪切應(yīng)力，測力傳感器前端設(shè)置有纖維固定裝置，可將被牽引纖維的一端固定(纖維被包裹在聚合物熔體中，另一端自由)；雙溫?zé)崤_內(nèi)并列設(shè)置兩個熱臺，每個熱臺內(nèi)設(shè)置熱電偶和溫度感應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)從消除熱歷史溫度到結(jié)晶溫度的快速轉(zhuǎn)換，兩熱臺之間用聚四 氟乙烯作為絕熱材料限制散熱；熱臺中心設(shè)置透光孔；雙溫?zé)崤_可放在偏光顯微鏡的載物臺上與其配合使用；在雙溫?zé)崤_內(nèi)部設(shè)置有可移動的滑板，滑板位于熱臺上側(cè)，滑板內(nèi)嵌裝有樣品池(滑板上有一孔與樣品池外緣配合)，位于樣品池內(nèi)的聚合物熔體中的纖維從雙溫?zé)崤_被引出后固定在纖維固定裝置上；所述可控牽引機(jī)構(gòu)的中的步進(jìn)電機(jī)、雙溫?zé)崤_和測力傳感器通過接線與控制箱輸出端連接，控制箱與計(jì)算機(jī)端口連接，偏光顯微鏡直接與計(jì)算機(jī)連接。由所述可控牽引機(jī)構(gòu)對聚合物熔體施加可控的剪切作用，可控牽引機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)，導(dǎo)向裝置和同步連接塊，所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有行星減速器，該行星減速器的輸出端上通過聯(lián)軸器連接一個傳動絲杠，該傳動絲杠與同步連接塊的一端螺紋連接；在同步連接塊的另一端設(shè)置有導(dǎo)向裝置。所述導(dǎo)向裝置內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向桿與導(dǎo)向槽配合滑動。在雙溫?zé)崤_內(nèi)部的滑板一側(cè)設(shè)置有拉桿，該拉桿的一端從殼體末端伸出；在殼體一側(cè)設(shè)置有能使拉桿固定的鎖緊螺母，擰緊鎖緊螺母后可使樣品池位置固定。雙溫?zé)崤_的殼體與可控伸縮機(jī)構(gòu)相鄰的側(cè)壁上設(shè)置有能使纖維穿過的小孔，可使纖維一端被引出連接于纖維固定裝置。在兩個熱臺之間和周圍，用聚四氟乙烯作為絕熱材料。有益效果1、本發(fā)明具有集成化程度高、位移精度高、可以實(shí)時監(jiān)控界面剪切應(yīng)力和界面結(jié)晶形貌等特點(diǎn)。牽引速度控制精確穩(wěn)定，并通過測力傳感器測得界面剪切應(yīng)力，以及通過偏光顯微鏡實(shí)時記錄界面結(jié)晶形貌的變化，同時，由計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)、圖像并處理。將牽引纖維所引入的界面剪切應(yīng)力與相應(yīng)的結(jié)晶形貌進(jìn)行對照，定量的深入研究剪切誘導(dǎo)聚合物結(jié)晶。2、設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊的纖維熔體牽引裝置，采用高精度步進(jìn)電機(jī)控制牽引速度和位移，可精確控制牽引速度和牽引位移，提高了所施加界面剪切作用的可控性。3、在纖維牽引裝置上集成了測力傳感器，實(shí)時測量出纖維在牽引過程中與聚合物熔體的相互作用力，計(jì)算得到剪切應(yīng)力，使定量研究界面剪切對聚合物結(jié)晶的作用成為可倉泛。4、采用雙溫?zé)崤_，實(shí)現(xiàn)了從消除熱歷史溫度到等溫結(jié)晶溫度的快速轉(zhuǎn)換，使聚合物結(jié)晶過程更嚴(yán)格的接近等溫結(jié)晶。


圖I是本發(fā)明在線檢測儀的結(jié)構(gòu)示意 圖2是實(shí)施例I的實(shí)驗(yàn)I所獲得的拉力-時間曲線 圖3是由圖2所示曲線計(jì)算得到的界面剪切應(yīng)力-時間曲線 圖4是圖3中在以150 μ m/s牽引纖維過程中，iPP熔體在界面處成核隨剪切應(yīng)力演化圖；
圖5是圖2實(shí)驗(yàn)條件下，樣品等溫結(jié)晶30分鐘時的結(jié)晶形貌 圖6是圖5中d圖條件下繼續(xù)結(jié)晶到55分鐘后，加熱到158 0C的熔融實(shí)驗(yàn) 圖7是實(shí)施例I的實(shí)驗(yàn)2所獲得的拉力-時間曲線 圖8是由圖7所示曲線計(jì)算得到的界面剪切應(yīng)力-時間曲線圖。圖9是圖7所述實(shí)驗(yàn)條件下，樣品等溫結(jié)晶30分鐘時的結(jié)晶形貌圖。圖中標(biāo)號I為步進(jìn)電機(jī)，2為行星減速器,3為傳動絲杠,4為同步連接塊,5為導(dǎo)向裝置，6為測力傳感器，7為纖維固定裝置，8為雙熱臺的殼體，9為絕熱材料，10為樣品池，11為拉桿，12為試驗(yàn)用熱臺，13為預(yù)處理用熱臺，14為偏光顯微鏡，15為控制箱,16為計(jì)算機(jī)，17為滑板，18為鎖緊螺母，19為導(dǎo)向桿，20為透光孔。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一纖維/聚合物復(fù)合材料界面剪切誘導(dǎo)結(jié)晶在線檢測儀，包括雙溫?zé)崤_，可控牽引機(jī)構(gòu)，測力傳感器，偏光顯微鏡，控制箱，計(jì)算機(jī)等。由雙溫?zé)崤_控制樣品溫度，可控牽引機(jī)構(gòu)牽引纖維施加剪切作用，測力傳感器檢測牽引過程中纖維和聚合物熔體的相互作用力，傳輸給控制箱和并由計(jì)算機(jī)處理，偏光顯微鏡觀察結(jié)晶形貌的變化。下面對主要部件進(jìn)行詳細(xì)介紹。參見圖1，該在線檢測儀包括可控牽引機(jī)構(gòu)，雙溫?zé)崤_8，偏光顯微鏡14，控制箱15(為熱臺、步進(jìn)電機(jī)以及傳感器的集成控制裝置)，計(jì)算機(jī)16 (由基于LabVIEW的控制軟件給控制箱15下達(dá)指令繼而控制步進(jìn)電機(jī)I和測力傳感器6)。所述可控牽引機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)I (轉(zhuǎn)速為(Γ1500 r/min),導(dǎo)向裝置5和同步連接塊4。其中步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸上安裝有行星減速器2 (減速比為I :27)，該行星減速器2的輸出端上通過聯(lián)軸器(圖中略去)連接一個傳動絲杠3 (螺距為I mm)，所述同步連接塊4的一端內(nèi)側(cè)安裝有傳動螺母19，與所述傳動絲杠3配合安裝，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化同步連接塊4的直線運(yùn)動。當(dāng)選擇步進(jìn)電機(jī)在I r/min的勻速轉(zhuǎn)動時,纖維固定裝置做出O. 62 mm/s的勻速軸向運(yùn)動，當(dāng)選擇步進(jìn)電機(jī)在1500 r/min的勻速轉(zhuǎn)動時,纖維固定裝置做出925. 93 mm/s的勻速軸向運(yùn)動。在同步連接塊的另一端固定有導(dǎo)向裝置5，所述導(dǎo)向裝置5內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向槽，同步連接塊上固定有導(dǎo)向桿20，導(dǎo)向桿與導(dǎo)向槽配合滑動，從而限定同步連接塊的移動方向?？煽貭恳龣C(jī)構(gòu)的牽引部分設(shè)置有測力傳感器6，即將測力傳感器6安裝在同步連接塊的前端，測力傳感器6上設(shè)置有纖維固定裝置7。位于樣品池中的纖維一端自由，另一端固定在纖維固定裝置7上。雙溫?zé)崤_8可放在偏光顯微鏡14載物臺上與其配合使用，雙溫?zé)崤_8中設(shè)有預(yù)處理用熱臺13和試驗(yàn)用熱臺12，兩個熱臺中心設(shè)置有透光孔，以保證光線通過，所對應(yīng)殼體上下透光孔位置為兩透明玻片。在兩個熱臺之間和周圍，用聚四氟乙烯作為絕熱材料9以限制散熱。試驗(yàn)用熱臺12 —側(cè)殼體上設(shè)置有小孔，纖維能從小孔中引出。兩個熱臺的結(jié)構(gòu)和元件均相同，可分別設(shè)定溫度，并受所述控制箱15控制，所述控制箱15與計(jì)算機(jī)16端口相互連接。在雙溫?zé)崤_8 (上蓋略去)中設(shè)有可沿縱向平移滑動的滑板17，滑板17中間有配合使用的樣品池10，滑板17與拉桿11相連，該拉桿11的一端從殼體8端部伸出，滑板17在殼體內(nèi)部的移動通過手動控制拉桿11實(shí)現(xiàn)，而滑板17的固定則需要擰緊與拉桿11配合的鎖緊螺母18。樣品放在樣品池10中，通過牽引拉桿11來控制樣品在兩個熱臺之間的位
置轉(zhuǎn)換。
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偏光顯微鏡14為Olympus BX51,用來觀察聚合物的結(jié)晶過程和結(jié)晶形貌,最大放大倍數(shù)為500倍。偏光顯微鏡14的C⑶攝像機(jī)為Pixelink pl_a662，用來實(shí)時采集聚合物結(jié)晶圖像，分辨率1280 X 1024，每秒傳輸幀數(shù)為5，可程序控制拍攝。操作時，雙溫?zé)崤_8位于偏光顯微鏡14的載物臺上，所述可控牽引機(jī)構(gòu)位于雙溫?zé)崤_8的一側(cè)。可控牽引機(jī)構(gòu)中的電機(jī)，以及雙溫?zé)崤_8和測力傳感器6均與控制箱15通過接線連接。計(jì)算機(jī)的控制及數(shù)據(jù)處理軟件基于LabVIEW編程設(shè)計(jì)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要控制軸向移動、在線采集處理傳感器數(shù)據(jù)。測力傳感器量程為I N，精度為0.0001N，采集數(shù)據(jù)的頻率由軟件控制，依據(jù)位移設(shè)定，常用為10 Pm/次。本實(shí)施例在使用過程中，由控制箱15控制雙溫?zé)崤_8的溫度，帶有CXD的偏光顯微鏡14采集圖像，達(dá)到實(shí)驗(yàn)溫度條件后，由計(jì)算機(jī)16下達(dá)指令給控制箱15控制步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動可控伸縮機(jī)構(gòu)運(yùn)動，即牽引纖維，牽引過程所受的纖維和聚合物熔體的反作用力，由測力傳感器6采集得到并傳輸給控制箱15，繼而傳輸給計(jì)算機(jī)16并處理。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，可得到拉力-位移曲線并可轉(zhuǎn)化為界面剪切應(yīng)力的變化曲線(力除以有效作用面積)。由14獲得的圖像可得到樣品的結(jié)晶成核、生長及形貌變化。實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)2中給出界面剪切應(yīng)力變化曲線的獲得和結(jié)晶過程的觀測，并分別揭示界面結(jié)晶和界面剪切應(yīng)力、界面剪切作用時間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)I :參見圖 2 圖 6，134 °C 時，各速度(10 μ m/s,30 μ m/s,60 μ m/s,90 μ m/s、150 μ m/s)下,玻璃纖維(GF)在等規(guī)聚丙烯(iPP)熔體中牽引15 s后等溫結(jié)晶30分鐘。(I)纖維在聚合物熔體中牽引時，相互作用力一般不大，所以量程為I N的測力傳感器一般能達(dá)到要求。(2)實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備
a)接通計(jì)算機(jī)16與控制箱15的接口以及控制箱15與可控牽引機(jī)構(gòu)、雙熱臺機(jī)構(gòu)、測力傳感器之間的接口 共有4根接線，按照各接頭和接口形狀匹配的原則連接即可；
b)計(jì)算機(jī)16開機(jī)后，打開控制箱上的按鈕，啟動伺服電機(jī)、測力傳感器；
c)運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)I使纖維固定裝置處于最小行程處，或按照實(shí)驗(yàn)需要調(diào)整其位置。
(3)放置試樣
預(yù)先制取一定厚度(本例為30 μ )的iPP薄膜，并按照樣品池內(nèi)側(cè)底部的形狀(20mmX20mm)剪裁。打開雙溫?zé)崤_8的上蓋，調(diào)整樣品池10位置使其處于熱臺13的中心位置，即圖I中虛線位置。將一蓋玻片置于樣品池中，放上一張薄膜，再放上纖維，纖維一端自由，另一端從雙溫?zé)崤_8殼體側(cè)壁上小孔22穿出，放在纖維固定裝置7上(暫時不固定)，然后將另一張薄膜置于纖維上，呈三明治樣，蓋上蓋玻片。蓋上雙溫?zé)崤_8上蓋。(4)裝樣完畢后，開啟偏光顯微鏡，調(diào)整雙溫?zé)崤_8位置，使光線能通過熱臺12和樣品池上的通光孔，調(diào)焦并調(diào)整視野。(5)按下控制箱15上的兩個綠色按鈕，開啟兩個熱臺，熱臺13溫度設(shè)置為200°C，熱臺12溫度設(shè)置依結(jié)晶溫度而定。(6)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)桌面上纖維熔體牽引裝置的快捷方式，進(jìn)入控制軟件主界面，清零 計(jì)數(shù)器，依據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置測量步長、牽引速度和牽引位移。(7)熱臺13達(dá)到設(shè)定溫度后，保持10分鐘以消除iPP的熱歷史。然后推動11將樣品池移動到實(shí)驗(yàn)用熱臺12上，迅速將纖維固定在纖維固定裝置7上，同時a :點(diǎn)擊主界面上“開始測量”，開始牽引測試山在顯微鏡控制程序中設(shè)定曝光時間(10 S)，點(diǎn)擊“開始拍照”記錄圖像。(8)牽引結(jié)束后，在主界面右側(cè)設(shè)置數(shù)據(jù)保存路徑，然后點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)保存”以保存數(shù)據(jù)；在圖形區(qū)域右擊，在彈出菜單中選擇“導(dǎo)出簡化圖形”，選擇保存到文件，設(shè)置導(dǎo)出路徑，點(diǎn)擊“確定”，以保存簡化圖形；整個實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，點(diǎn)擊顯微鏡控制程序中的“停止拍照”并保存圖像。本實(shí)驗(yàn)采用相同的牽引時間，五個不同的牽引速度，所得的拉力-位移曲線如圖2所示，圖中橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為拉力大小。經(jīng)過計(jì)算得到的界面剪切應(yīng)力-時間曲線如圖3所示。等溫結(jié)晶30分鐘后，所得到的結(jié)晶形貌如圖5所示。圖6所述d圖條件下繼續(xù)結(jié)晶到55分鐘后，加熱到158 °(熔融驗(yàn)證的結(jié)果，以從熔融特征上鑒別β晶(β晶熔點(diǎn)153 °(低于一般條件下形成的α晶的熔點(diǎn)170 °C)。箭頭指示部位為β晶，在加熱到158°C后熔融消失。實(shí)驗(yàn)I結(jié)果表明相同的牽引時間，不同牽引速度，所對應(yīng)的相界面剪切應(yīng)力大小不同，對應(yīng)生成的等溫結(jié)晶30分鐘時的形貌也不相同，表現(xiàn)出晶體密度由小到大、形貌上從可分辨的球晶到α橫晶到α-β晶型共存的一個過渡的過程。實(shí)驗(yàn)I結(jié)果同時表明本發(fā)明能精確控制纖維的牽引速度和位移，能得到纖維與聚合物基體之間相互作用力的變化，并能得到界面剪切應(yīng)力-時間曲線以監(jiān)控這一過程中的界面剪切作用，還能在線檢測結(jié)晶信息，并最終得到界面剪切應(yīng)力與結(jié)晶形貌之間的關(guān)系O實(shí)驗(yàn)2 :參見圖7 圖9，134 °C時，30 μ m/s速度下，玻璃纖維(GF)在等規(guī)聚丙烯(iPP)熔體中牽引8 s、15 s、30 s、50 s、85 s后等溫結(jié)晶30分鐘。本實(shí)驗(yàn)的操作過程見事例I。本事例采用相同的牽引速度，六個不同的牽引時間，所得的拉力-位移曲線如圖7所示，圖中橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為拉大小。經(jīng)過簡化計(jì)算后得到的界面剪切應(yīng)力-時間曲線如圖8所示。等溫結(jié)晶30分鐘后，所得到的結(jié)晶形貌如圖9所示。
實(shí)驗(yàn)2結(jié)果表明相同的牽引速度，界面剪切應(yīng)力基本相等，不同的牽引時間，對應(yīng)生成的等溫結(jié)晶30分鐘時的形貌也不相同，表現(xiàn)出晶體密度由小到大、形貌上從可分辨的球晶到α橫晶再到α-β兩種晶型共存的一個過渡的過程。實(shí)驗(yàn)2結(jié)果同時表明本發(fā)明能精確控制纖維的牽引速度和位移，能得到纖維與 聚合物基體之間相互作用力的變化，并能得到界面剪切應(yīng)力-時間曲線以監(jiān)控這一過程中的界面剪切作用，還能在線檢測結(jié)晶信息，并最終得到界面剪切應(yīng)力與結(jié)晶形貌之間的關(guān)
系O
權(quán)利要求
1.一種基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，包括可控牽引機(jī)構(gòu)，測力傳感器，雙溫?zé)崤_，偏光顯微鏡，控制箱，計(jì)算機(jī)，其特征是在可控牽引機(jī)構(gòu)上安裝有測力傳感器，監(jiān)控纖維在聚合物熔體中牽引時的界面剪切應(yīng)力，測力傳感器前端設(shè)置有纖維固定裝置；雙溫?zé)崤_內(nèi)并列設(shè)置兩個熱臺，每個熱臺內(nèi)設(shè)置熱電偶和溫度感應(yīng)器，熱臺中心設(shè)置透光孔；雙溫?zé)崤_放置在偏光顯微鏡的載物臺上與其配合使用；在雙溫?zé)崤_內(nèi)部設(shè)置有可移動的滑板，滑板位于熱臺上側(cè)，滑板內(nèi)嵌裝有樣品池，位于樣品池內(nèi)的聚合物熔體中的纖維從雙溫?zé)崤_被引出后固定在纖維固定裝置上；所述可控牽引機(jī)構(gòu)的中的步進(jìn)電機(jī)，雙溫?zé)崤_內(nèi)的熱電偶和溫度感應(yīng)器，以及測力傳感器分別通過接線與控制箱輸出端連接，控制箱與計(jì)算機(jī)端口連接，偏光顯微鏡與計(jì)算機(jī)端口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，其特征是所述可控牽引機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)，導(dǎo)向裝置和同步連接塊，所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有行星減速器，該行星減速器的輸出端上通過聯(lián)軸器連接一個傳動絲杠，該傳動絲杠與同步連接塊的一端螺紋連接；在同步連接塊的另一端設(shè)置有導(dǎo)向裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，其特征是所述導(dǎo)向裝置內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向桿與導(dǎo)向槽配合滑動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，其特征是滑板一側(cè)設(shè)置有拉桿，該拉桿的一端從殼體末端伸出；在殼體一側(cè)設(shè)置有能使拉桿固定的鎖緊螺母，擰緊鎖緊螺母后可使樣品池位置固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，其特征是雙溫?zé)崤_的殼體與可控伸縮機(jī)構(gòu)相鄰的側(cè)壁上設(shè)置有能使纖維穿過的小孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，其特征是在兩個熱臺之間和周圍，用聚四氟乙烯作為絕熱材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于應(yīng)力監(jiān)控的纖維/聚合物界面剪切結(jié)晶在線檢測儀，在半結(jié)晶性聚合物熔體中牽引纖維，并在線監(jiān)控界面應(yīng)力和界面結(jié)晶過程，得到牽引速率、界面剪切應(yīng)力、界面結(jié)晶形貌以及多晶態(tài)的關(guān)系的檢測儀。本發(fā)明具有集成化程度高、位移精度高、可以實(shí)時監(jiān)控界面剪切應(yīng)力和界面結(jié)晶形貌等特點(diǎn)。牽引速度控制精確穩(wěn)定，并通過測力傳感器測得界面剪切應(yīng)力，以及通過偏光顯微鏡實(shí)時記錄界面結(jié)晶形貌的變化，同時，通過計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)、圖像并處理。將牽引纖維所引入的界面剪切應(yīng)力與相應(yīng)的結(jié)晶形貌進(jìn)行對照，定量的深入研究剪切誘導(dǎo)聚合物結(jié)晶。
文檔編號G01N25/14GK102830132SQ201210307810
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者鄭國強(qiáng), 孫兵兵, 代坤, 劉忠柱, 王波, 劉春太, 申長雨 申請人:鄭州大學(xué)