20世纪60年代以来,随着新型高分子材料不断涌现,高分子材料的应用越来越广泛,它涉及到化学、机械、轻工、国防、汽车、食品、医用、航天等许多个重要的工业门类。新型高分子材料的研究和性能测试显得十分重要,而流变仪正是进行高分子材料性能测试的仪器。常用的流变仪主要包括毛细管流变仪、转子型流变仪、混炼型转矩流变仪和振荡流变仪。毛细管流变仪与多数加工成型过程中物料流动形式相仿,它不仅可以测量物料的粘度,还可以对挤出行为进行研究和讨论物料的弹性,因而其应用较为广泛。

目前毛细管流变仪主要用于研究部门和工厂实验室等,是进行科学研究和工厂应用研究的重要仪器,在国外毛细管流变仪有几家很出名的生产厂家,而国内仅有哈斯特公司生产的转矩式毛细管流变仪一种形式。转矩式毛细管流变仪在测试材料性能过程中用料较多,不适合昂贵材料的测试,本文针对其这一特点进行了压力式毛细管流变仪研究。压力式毛细管流变仪是在物料加热到粘流态时进行材料性能测试。测试实验中,通过调节电机的转速而控制柱塞的移动速度,在柱塞高压的作用下使物料从毛细管中强迫挤出,得到所需的检测量,进而获得物料的流变性能。本仪器由机械系统和控制系统两部分组成,其中机械系统用来完成动力源到执行机构的运动转换,使得柱塞在料筒内完成直线往复运动,保证物料在料筒内所要求的压强和从毛细管中流出的流量;而控制系统则用于控制和调整柱塞的移动速度和料筒电加热器的加热温度,及检测料筒内物料的压力和加热温度,进而实现在线自动检测控制,同时记录有关的数据参数,并实现显示、记录和存储等。

本文结合国内外应用现状,提出一种经济实用的压力式毛细管流变仪的设计方案,它具有测试材料用量少、操作简单、测量准确、测量范围广阔等特点。该仪器若实现不仅填补国内相关领域的空白,而且达到国际同类产品的技术要求,则会具有广阔的应用前景。