专利名称：用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备的制作方法
技术领域：
本发明属于可模拟实际加工的研究用光散射及剪切力场产生设备，特别涉及一种研究剪切场中聚合物共混体系相结构变化规律的设备。
聚合物在实际加工中不可避免地受剪切作用，为了指导生产，研究剪切场之中聚合物体系的相结构变化规律非常重要和必要。关于研究方法，有粘度法、浊度法、形态法等，但这些方法因不能实时提供聚合物相结构变化的规律而降低了人们的使用兴趣，而光散射法的优点即在于实时跟踪记录，因而正日益受到关注，越来越成为本领域研究的发展方向。要研究剪切场中聚合物共混体系相结构变化规律，就必须建立一套能模拟实际加工条件的光散射及剪切力场产生设备，目前国内外不少专家、学者在致力于这种设备的研究，据了解，现有光散射及剪切力场产生设备主要由He-Ne激光源、偏振片、剪切装置、CCD摄象机和计算机组成，剪切装置的构件有剪切池、热台、控温仪、丝杆、电机，这些设备能实现剪切场中聚合物相结构变化规律的实时跟踪记录，但却存在以下缺点(1)构成剪切池的两块玻璃通过相对平动实现样品的剪切，但不能形成连续剪切，因而与生产实际中剪切场不完全吻合，影响研究结果的直接应用，而使用锥板式玻璃来形成剪切的设备，因锥板的磨损将造成长期测量的不准确性；(2)未考虑激光的稳频性，这样因激光波长并不是单纯的632.8纳米而使激光光强不稳定，从而影响实验结果；(3)剪切池直接由两块玻璃组成，对其未进行任何保护，这样在实验过程中将导致样品大量溢出。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种剪切场更接近生产实际的剪切装置与高分辨率的光散射装置所组成的聚合物加工研究用设备。
本发明的目的是这样实现的根据聚合物在实际生产中受剪切的状况，将剪切装置的样品池与池盖板的相对运动方式设计为转动式；选择稳频性好、能产生具有一定偏振度的激光发生器作为光源并设计与之相匹配的光处理装置；选用高分辨率的二维CCD摄像装置；对所选用电机配置了一套控速装置，通过该控速装置，可提供聚合物共混体系在受热及受剪切时粘度变化的相对值。
本发明所提供的设备包括激光发生器、光处理装置、剪切装置、光检测装置、成像屏、摄像装置、计算机及支撑体。激光发生器与光处理装置匹配安装，剪切装置位于光处理装置与光检测装置之间，成像屏安装在汇集样品图象的光路上，摄像装置的安装位置与成像屏相匹配并与计算机相连。剪切装置由加热器、控温仪、样品池、池盖板、电机和传动机构组成，样品池位于加热器上，传动机构带动池盖板或加热器转动来实现样品的剪切。
本发明的剪切装置，其传动机构既可采用蜗杆蜗轮结构，又可采用圆柱齿轮结构；其加热器既可由铜台及插装在铜台内的加热棒组成，又可由铜台及缠绕在铜台上的电阻丝组成；其样品池为中心部位设置有凹槽的石英片，池盖板为中心部位设置有凸台的石英片，凸台与凹槽的尺寸相匹配。
本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。


图1是本发明所提供的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备的一种结构图；图2是图1的俯视图；图3是本发明所提供的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备的又一种结构图；图4是光处理装置的一种结构图；图5是蜗轮的一种结构图；图6是蜗轮的俯视图；图7是蜗轮的又一种结构图；图8是样品池的一种结构图；图9是池盖板的一种结构图；图10是铜台的一种结构图；图11是图10的俯视图。
实施例1本实施例中的光散射及剪切力场产生设备的结构如图1、图2所示，其部件包括激光发生器、光处理装置14、剪切装置、光检测装置、成像屏4、摄像装置1、计算机2及其支撑体。支撑体为框架式结构，由四根丝杆10及与丝杆套连的顶板3、支承板5、上板9、中板15、下板11、底板13组装而成；激光发生器选用北大校办厂生产的JD2型，它能产生具有一定偏振度的垂直光。光处理装置14安装在底板13上，其结构如图4所示，由外壳21和位于外壳内的光学元件及其安装定位机构组成；光学元件有反射镜29、将线偏振光转变成圆偏振光的波片30、针孔31和将圆偏振光转变成线偏振光的偏振片32，波片选用λ/4波片；安装定位机构由滑轴架22及套装在滑轴上的反射镜座26、波片盒25、针孔盒24、偏振片盒23组成，反射镜座通过拉簧27与滑轴架底座连接，通过螺钉28调整其位置，波片盒、针孔盒、偏振片盒既可沿滑轴上下滑动，又可通过盒体上设置的调节螺钉调整内装的光学元件在水平面的位置。剪切装置由加热器、控温仪、样品池18、池盖板19、电机20、控速装置和传动机构组成；电机20选用直流电机；控速装置带有力矩显示仪，可间接地反应共混体系受热受剪切所导致的粘度变化相对值；传动机构为蜗杆蜗轮结构，蜗轮17安装于上板9，为了与加热器和池盖板组装，其中心部位设计有一与加热器尺寸相匹配的中心孔33，其上端面设计有凸块34，如图5、图6所示，蜗杆7安装在位于下板的轴承座8上，通过连轴器与直流电机20连接；加热器由铜台12及插装于铜台内的加热棒组成，如图10、图11所示，组装时固定在中板15上并套装在蜗轮的中心孔33内；控温仪通过热电偶16检测铜台的温度从而进行调控；样品池18为中心部位设置有凹槽35的石英片，如图8所示，组装时位于铜12上端面，池盖板19为中心部位设置有凸台36的石英片，凸台与凹槽的尺寸相匹配，如图9所示，组装时位于蜗轮的上端面。光检测装置为检偏片6，安装在支承板5下部、位于剪切装置的上方；成像屏4安装在支承板5上部；摄像装置2选用台湾敏通所产的型号为MTV1802CB的二维CCD摄像头，安装在顶板上。
实施例2本实施例中的光散射及剪切力场产生设备的结构如图3所示，蜗轮的结构如图5所示。与实施例1不同之处在于(1)池盖板19安装在支撑体的托板上，只能随托板上下平动；(2)铜台12位于蜗轮17的中心孔内并与蜗轮为整体式结构，可随蜗轮转动；(3)样品池18安装在铜台12上，可相对于池盖板转动。
本发明具有以下优点1.样品池与池盖板通过相对转动实现样品的剪切，与聚合物在生产实际中所处的剪切场非常接近，有利于提高研究结果对生产的指导性。
2.激光光源、剪切装置、摄像装置的改进，有效地提高了图样的分辨率，分辨率可达768*568以上，从而进一步提高了实验结果的精确性。
3.样品池和池盖板的改进，有效地减少了样品在实验过程中的溢出。
4.结构简单，操作、使用方便。
权利要求
1.一种用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备，包括激光发生器、光处理装置(14)、剪切装置、光检测装置、成像屏(4)、摄像装置(1)、计算机(2)及其支撑体，激光发生器与光处理装置匹配安装，剪切装置位于光处理装置与光检测装置之间，成像屏安装在汇集样品图像的光路上，摄像装置的安装位置与成像屏相匹配并与计算机相连，剪切装置由加热器、控温仪、样品池(18)、池盖板(19)、电机(20)和传动机构组成，其特征在于样品池位于加热器上，传动机构带动池盖板或加热器转动实现样品的剪切。
2.根据权利要求1所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备，其特征在于传动机构由蜗杆(7)和蜗轮(17)组成，蜗轮设计有一与加热器尺寸相匹配的中心孔(33)，其上端面有用于安装池盖板的凸块(34)，放置样品池的加热器安装在支撑体的支撑板上并位于蜗轮的中心孔内，池盖板安装在蜗轮上端面且为可拆卸式连接。
3.根据权利要求1所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备，其特征在于传动机构由蜗杆(7)和蜗轮(17)组成，蜗轮设计有一与加热器尺寸相匹配的中心孔(33)，放置样品池的加热器位于该中心孔内并与蜗轮为整体式结构，池盖板(19)安装在支撑体的托板上。
4.根据权利要求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场产生设备，其特征在于电机(20)配置了一套控速装置。
5.根据权利要求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场产生设备，其特征在于激光发生器产生的激光为具有一定偏振度的垂直光，光处理装置由外壳(21)和位于外壳内的光学元件及其安装定位机构组成，光学元件有反射镜(29)，将线偏振光转变为圆偏振光的波片(30)、针孔(31)，将圆偏振光转变为线偏振光的偏振片(32)。
6.根据权利要求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场产生设备，其特征在于样品池(18)为中心部位设置有凹槽(35)的石英片，池盖板(19)为中心部位设置有凸台(36)的石英片，凸台与凹槽的尺寸相匹配。
7.根据权利要求4所述的用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备，其特征在于样品池(18)为中心部位设置有凹槽(35)的石英片，池盖板(19)为中心部位设置有凸台(36)的石英片，凸台与凹槽的尺寸相匹配。
8.根据权利要求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场产生设备，其特征在于加热器由铜台(12)及插装在铜台内的加热棒组成。
全文摘要
一种用于聚合物加工研究的光散射及剪切力场产生设备,包括激光发生器、光处理装置、剪切装置、光检测装置、成像屏、摄像装置、计算机及其支撑体。激光发生器所产生的激光为具有一定偏振度的垂直光,剪切装置中的样品池与池盖板通过相对转动实现样品的剪切;摄像装置采用高分辨率的二维CCD摄像头。此种设备对样品的剪切与聚合物在生产实际中所处的剪切场很接近,同时有效地提高了图样的分辨率,分辨率可达768*568以上。
文档编号G01N21/49GK1333461SQ00109909
公开日2002年1月30日 申请日期2000年7月11日 优先权日2000年7月11日
发明者李光宪, 雷彩红, 杨其, 周肇飞, 邱瑜 申请人:四川大学