20世紀60年代以來,隨著新型高分子材料不斷涌現,高分子材料的應用越來越廣泛,它涉及到化學、機械、輕工、國防、汽車、食品、醫用、航天等許多個重要的工業門類。新型高分子材料的研究和性能測試顯得十分重要,而流變儀正是進行高分子材料性能測試的儀器。常用的流變儀主要包括毛細管流變儀、轉子型流變儀、混煉型轉矩流變儀和振蕩流變儀。毛細管流變儀與多數加工成型過程中物料流動形式相仿,它不僅可以測量物料的粘度,還可以對擠出行為進行研究和討論物料的彈性,因而其應用較為廣泛。
目前毛細管流變儀主要用于研究部門和工廠實驗室等,是進行科學研究和工廠應用研究的重要儀器,在國外毛細管流變儀有幾家很出名的生產廠家,而國內僅有哈斯特公司生產的轉矩式毛細管流變儀一種形式。轉矩式毛細管流變儀在測試材料性能過程中用料較多,不適合昂貴材料的測試,本文針對其這一特點進行了壓力式毛細管流變儀研究。壓力式毛細管流變儀是在物料加熱到粘流態時進行材料性能測試。測試實驗中,通過調節電機的轉速而控制柱塞的移動速度,在柱塞高壓的作用下使物料從毛細管中強迫擠出,得到所需的檢測量,進而獲得物料的流變性能。本儀器由機械系統和控制系統兩部分組成,其中機械系統用來完成動力源到執行機構的運動轉換,使得柱塞在料筒內完成直線往復運動,保證物料在料筒內所要求的壓強和從毛細管中流出的流量;而控制系統則用于控制和調整柱塞的移動速度和料筒電加熱器的加熱溫度,及檢測料筒內物料的壓力和加熱溫度,進而實現在線自動檢測控制,同時記錄有關的數據參數,并實現顯示、記錄和存儲等。
本文結合國內外應用現狀,提出一種經濟實用的壓力式毛細管流變儀的設計方案,它具有測試材料用量少、操作簡單、測量準確、測量范圍廣闊等特點。該儀器若實現不僅填補國內相關領域的空白,而且達到國際同類產品的技術要求,則會具有廣闊的應用前景。