一种多功能发泡测试设备的制作方法

本实用新型涉及一种多功能发泡测试设备，属于发泡材料测试技术领域。

背景技术：

目前对发泡膨胀剂的膨胀能力进行测试的设备主要局限于热机械分析仪(tma)、差示扫描量热仪(dsc)等，这些设备虽然比较精密，但是不能反映发泡剂在实际使用过程中的膨胀情况，对实际应用的指导性差。cn104634809a公开了利用激光测距仪在线测量样品高度，得到膨胀率-温度的关系曲线，虽然比较直观，但是并没有考虑膨胀过程中的压力因素。cn209542352u公开了一种发泡剂发气量测试仪，对于具有核壳结构的物理发泡剂则不适用。综合以上，目前对于发泡剂发泡过程膨胀能力的测试往往功能单一，且不能充分模拟实际发泡剂应用中的工艺条件。因此，为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型旨在开发一种多功能发泡测试设备，使得可以模拟发泡剂的实际发泡环境，可以考察发泡剂所处的介质、温度和压力对发泡剂发泡性能的影响，对发泡剂开发以及发泡应用的指导具有很大价值。

技术实现要素：

本实用新型的多功能发泡测试设备如图1所示，包括拉力试验机(参见附图标记3)、带空心活塞杆的可视化发泡玻璃管(参见附图标记1)、可视化油浴锅(参见附图标记2)三个部分。拉力试验机具备精度高、调速范围宽、结构紧凑、操作方便、性能稳定等优点，适用于塑料、防水材料、纺织品、纸制品和橡胶等材料试样及制品的拉伸、压缩、弯曲、蠕变试验。

本实用新型中，拉力试验机的主要功能是记录压力和位移的变化。如图2所示，所述拉力试验机包括由工作台(参见附图标记11)、上横梁(参见附图标记7)和双侧立柱(参见附图标记10)组成的刚性框架结构，其中所述双侧立柱上安装有丝杆(参见附图标记9)，与上横梁平行的移动横梁(参见附图标记8)通过传动螺母连接在所述丝杆上，随着所述丝杆的转动而上下运动。所述丝杆由驱动电机驱动，所述驱动电机与丝杆通过链条连接，通过驱动链条传动使丝杆同步转动。所述移动横梁的中点处设置有用于测试压力值的力传感器(参见附图标记12)，所述丝杆上设置有用于测试所述移动横梁的位移的位移传感器，所述力传感器和位移传感器连接电脑端(参见附图标记6)。所述力传感器下方固定安装有一个带有定位孔的空心圆柱座(参见附图标记13)，用于固定所述带空心活塞杆的可视化发泡玻璃管，所述空心圆柱座为空心圆柱形底座，沿径向开设有一圆柱形定位孔。

带空心活塞杆的可视化发泡玻璃管主要由一根耐温耐压且上下两端带法兰头的空心玻璃管和一根底部连接有活塞的空心活塞杆(参见附图标记5)构成，空心活塞杆置于空心玻璃管内，且所述活塞的外径与所述空心玻璃管的内径相匹配。空心玻璃管的上端加工有一个法兰头以便于将其放入油浴锅或者取出油浴锅，空心玻璃管的下端加工有法兰头与底座密封，下端法兰头与底座之间设置有垫圈防止待测发泡物料(参见附图标记4)漏料。图3为带空心活塞杆的可视化发泡玻璃管的局部放大图，活塞为不锈钢材质，活塞与空心活塞杆通过螺纹连接，其中虚线部分表示与空心活塞杆连接的螺纹部分，在活塞的底部正中心，为一个点触式测温热电偶(参见附图标记17)，用来测量发泡物料实际温度，其导线(参见附图标记14)穿过空心活塞杆内部与显示器连接。为了保证测量时发泡物料的密封，同时尽可能降低活塞与玻璃管的摩擦力，活塞与空心玻璃管的细小间隙处采用高温导热油(参见附图标记18)密封，由于油的粘附性和表面张力，使得导热油不会渗漏进待测发泡物料中。在圆柱活塞筒体的侧壁上，开有一个注油小孔(参见附图标记16)，注油小孔内插有一根注油针，并通过加油细管(参见附图标记15)与外部的注射器连接，加油细管也从空心活塞杆中穿过。空心活塞杆的顶部与一个带有定位孔的圆柱凸台螺纹连接，将圆柱凸台放入拉力试验机的带有定位孔的空心圆柱座内，插入定位销，拧紧紧固螺栓，即可将拉力试验机与空心活塞杆连接好。

如图4所示，可视化油浴锅主要由搅拌器(参见附图标记19)、测温热电偶(参见附图标记20)、玻璃视窗(参见附图标记21)、防漏油接盒(参见附图标记22)、电加热圈(参见附图标记23)等5个部分组成，其主要功能为提供发泡物料发泡所需的温度，并可以直观地从玻璃视窗直接观察发泡过程。可视化油浴锅包括锅体，用于盛装导热油，所述锅体内设置有电加热圈，所述锅体的一个侧面设置有玻璃视窗，可直观地观察发泡过程，所述锅体底部设置防漏油接盒，避免漏油对环境造成的污染。锅体内还放置有搅拌器，加速传热。所述锅体内设置有测温热电偶，所述测温热电偶插入导热油内，用于测量导热油的温度。所述锅体顶部安装有导气筒，便于将高温导热油产生的烟气导出，减少污染。

根据本实用新型的多功能发泡测试设备的使用方法：

将可视化油浴锅放置于拉力试验机的工作台上，将导热油加热达到预设温度。将待测发泡物料加入可视化发泡玻璃管内，固定空心玻璃管下端的法兰螺栓以将空心玻璃管的管体与底座密封，并把空心活塞杆塞入空心玻璃管内。然后将发泡玻璃管缓慢放入油浴锅内，将空心活塞杆上的圆柱凸台放入拉力试验机的空心圆柱座内，对齐定位孔并插入定位销，拧紧紧固螺栓，将拉力试验机和空心活塞杆连接好，操纵拉力试验机将其移动横梁缓慢下移，直至活塞底部触碰到待测发泡物料，推动注射器将适量高温导热油注入空心活塞杆的活塞与空心玻璃管内壁间的狭小空腔以进行密封，缓慢上下移动空心活塞杆，以在电脑端将空心活塞杆的重力和摩擦力清零。然后按照测试需求给予物料适当的压力和温度，记录相应数据。

附图说明

图1为根据本实用新型的多功能发泡测试设备的示意图。

图2为根据本实用新型的多功能发泡测试设备的拉力试验机的示意图。

图3为根据本实用新型的多功能发泡测试设备的带空心活塞杆的可视化发泡玻璃管的局部放大图。

图4为根据本实用新型的多功能发泡测试设备的可视化油浴锅的示意图。

图5为根据本实用新型实施例1的加压1mpa压力下的力和位移曲线。

图6为根据本实用新型实施例1的卸压至0.2mpa压力下的力和位移曲线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

根据本实用新型的多功能发泡测试设备按如下程序进行使用：将待测发泡物料加入可视化发泡玻璃管内，固定玻璃管底部的法兰螺栓，将发泡玻璃管缓慢放入油浴锅内，将拉力试验机和空心活塞杆连接好后，操纵拉力试验机将其移动横梁缓慢下移，直至活塞底部触碰到发泡物料，推动注射器注入适量高温导热油以密封活塞与玻璃管内壁的狭小空腔，缓慢上下移动空心活塞杆，以在电脑端将空心活塞杆的重力和摩擦力清零。然后按照测试需求给予物料适当压力和温度，记录相应数据。

实施例1：100份高温可膨胀微球，无介质情况，从室温以5℃每分钟升温至170℃，0.2mpa压力下，输出膨胀位移-时间曲线，可测量发泡剂在特定温度下特定压力下的发泡能力。

具体操作如下：取0.5g高温可膨胀微球du1901加入到玻璃管底部，将活塞杆下移使活塞底部接触微球，注射入导热油密封活塞与空心玻璃管的间隙，缓慢上下移动活塞杆，以在电脑端将活塞杆的重力和摩擦力清零。将玻璃管置于170℃恒温油浴锅中，操作万能拉力机的横梁下移继续压实物料并使得压力值达到314n，折合压强为1mpa，保持250s后，空心活塞杆内部的发泡物料测温热电偶测试出微球温度已达到170℃，迅速卸力至63n，折合压强为0.2mpa，并保持1000s。

1mpa压力保持250s后的位移曲线如图5所示，位移曲线上涨，表示经过50s左右，温度传热至玻璃管内部，微球开始软化，整个物料被略微下移压实，在图上表现出位移曲线上升。200s时已经开始有轻微膨胀，在图上表现出位移曲线下降。

卸压至0.2mpa并保持1000s的输出图像，如图6所示，从开始卸压到0.2mpa后的250s左右，微球的膨胀速度较为缓慢，从250s到660s左右，微球进入快速膨胀期，从660s到1000s，微球重新进入缓慢膨胀阶段。计算了三个阶段的平均膨胀速率如下：

0-250s，慢速段，膨胀速率：0.0125mm/s

250-660s，快速段，膨胀速率：0.0606mm/s

660-1000s，慢速段，膨胀速率：0.014mm/s

其中，在490s左右，活塞与微球分离，说明此时微球球壳因长期受热有部分破裂，从而导致大量的气体挥发，顶起了活塞杆使得活塞与微球脱离。

实施例2：1份高温可膨胀微球与100份汽车底涂胶(ubc)混合均匀后，取适量加入发泡玻璃管内，使活塞底部接触物料并使得压力值为0以模拟常压发泡，从室温以5℃每分钟升温至110℃，保温10s，再以5℃每分钟升温至150℃，保温30min，输出膨胀位移-时间曲线，可测量发泡剂在pvc胶中特定温度常压下的发泡能力。

实施例3：2份超高温微球与100份pp粉末混合均匀后，取适量加入发泡玻璃管内，0.2mpa压力下170℃环境中停留20s，0.3mpa压力下180℃环境停留30s，0.4mpa压力下220℃环境停留10s，输出膨胀位移-时间曲线，可测量发泡剂在熔融塑料粒子中不同温度、压力下的发泡能力。

实施例4：100份碳酸氢钠发泡剂，无介质情况，从室温以5℃每分钟升温，保持1.5pma压力，升至220℃时，开始逐渐减压，至开始有膨胀位移时停止，输出压力-时间曲线，可测量特定温度下发泡剂的最大发泡耐受压力。

实施例5：100份偶氮二甲酰胺(ac)，无介质情况，从室温以5℃每分钟升温，保持0.3mpa压力，至开始有膨胀位移时停止，输出温度-时间曲线，可测量特定压力下发泡剂的起始发泡温度。

附图标记

1可视化发泡玻璃管

2可视化油浴锅

3拉力试验机

4待测发泡物料

5空心活塞杆

6电脑端

7上横梁

8移动横梁

9丝杆

10立柱

11工作台

12力传感器

13空心圆柱座

14导线

15加油细管

16注油小孔

17点触式测温热电偶

18导热油

19搅拌器

20测温热电偶

21玻璃视窗

22防漏油接盒

23电加热圈

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。