一种测试高温发泡过程的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于泡沫材料制备方法技术领域，特别涉及一种测试高温发泡过程的方 法。
【背景技术】
[0002] 在高温下发泡制备泡沫材料是一种常见的多孔材料制备方法，特别适用于具有软 化点的材料体系。在有机物领域，包括EVA泡沫、PE泡沫、PVC泡沫等；在金属材料领域，包 括泡沫铝、泡沫铜等；在陶瓷材料领域，包括泡沫玻璃等。在上述方法中，选择合适的发泡温 度和发泡时间、有效地控制发泡过程是获得高质量泡沫材料的重要手段，要达到这一目的， 测试材料体系的高温发泡过程至关重要。除此之外，实际生产中若能在线测试产品的发泡 过程，则能够更好地控制生产过程、优化生产工艺。因此，开发一种测试高温发泡过程的方 法很有必要。
[0003] 对于液态下的常温发泡过程，可以通过光学方法观测和评价起泡性能、泡沫稳 定性能，如法国泰克利斯泡沫扫描仪（Foamscan)。对于高温下的发泡过程，发明专利 CN102230929A公开了一种高温高压条件下测定表面活性剂发泡性能的装置及方法，该方法 通过观察窗结构中的高度标尺测量泡沫高度，但是对于具有软化点的材料体系，因为熔体 粘度过高以及高温环境的存在，利用上述方法难以实现测试发泡过程及评价泡沫性质的目 的。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术不足，本发明提供了一种测试高温发泡过程的方法，包括观察和测 量两部分。利用摄像装置实现发泡过程的观察与记录；利用激光测距仪在线测量样品高度， 对数据进行处理，得到样品的转变温度、起始温度、最优工作温度、终止温度、极限温度、工 作时间等参数。
[0005] 一种测试高温发泡过程的方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一、将原料装入透明模具，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度 h (单位为m)、激光测距仪与样品之间的起始距离Htl (单位为m);
[0007] 步骤二、以一定的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗在线观察发泡过程 并采集图像，在线测量激光测距仪与样品之间的距离H 1 (单位为m)巩达到最小值后，当H i 开始增大时，停止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却；
[0008] 步骤三、计算样品膨胀率、样品高度、样品膨胀高度：
[0009]
【主权项】
1. 一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、将原料装入透明模具，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度h、激光测 距仪与样品之间的起始距离Htl; 步骤二、以一定的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗在线观察发泡过程并采 集图像，在线测量激光测距仪与样品之间的距离H1;H i达到最小值后，当H i开始增大时，停 止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却； 步骤三、计算样品膨胀率、样品高度和样品膨胀高度中的一种或多种： 膨胀率=100% X 高度=Htl-HJh,膨胀高度=Htl-H1; 步骤四、绘制膨胀率-温度曲线、高度-温度曲线和膨胀高度-温度曲线中的一种或多 种，并进行拟合； 步骤五、计算步骤四中曲线的一阶导数，从而得到发泡体系的特征温度点如下： a. 终止温度：曲线最大值时的温度； b. 极限温度：曲线最大值过后，开始减小时的温度； c. 转变温度：一阶导数开始为负值时的温度； d. 起始温度：一阶导数由负值变为0时的温度； e. 最优工作温度：一阶导数最大值时的温度。
2. 根据权利要求1所述的一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，将原料装入透 明模具，保证样品上表面水平，以一定的升温速率自室温加热样品至发泡温度并保温，在线 测量激光测距仪与样品之间的距离H 1, H1不再变化时停止保温并将样品随炉冷却；开始保 温至氏不再变化的时间即为工作时间，由此测定不同升温速率、不同温度条件下的工作时 间。
3. 根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述高温指 100 °C~1800 °C的温度环境。
4. 根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述原料为采 用玻璃粉、高岭土、粘土、长石、石英、煤矸石、粉煤灰、氧化铝中的一种或多种粉体制备的空 心微珠。
5. 根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述一定的升 温速率为 1°C /min ~10°C /min。
6. 根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所使用的测试 装置结构如下： 在加热炉中设置透明模具，加热炉侧壁上设置观察窗，加热炉顶部设置测试窗口；加热 炉外部设置图像采集装置，图像采集装置能够通过观察窗观察透明模具内的发泡过程；加 热炉上方设置激光测距仪，激光测距仪能够通过测试窗口测量透明模具内发泡样品与激光 测距仪之间的距离。
7. 根据权利要求6所述的一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述图像采集 装置上设置环形光源。
8. 根据权利要求6所述的一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述激光测距 仪与设置在加热炉外部的控制及数据采集装置相连。
【专利摘要】本发明属于泡沫材料制备方法技术领域，特别涉及一种测试高温发泡过程的方法。本发明方法分为观察和测量两部分：利用摄像装置实现发泡过程的观察与记录；利用激光测距仪在线测量样品高度，对数据进行处理，得到样品的转变温度、起始温度、最优工作温度、终止温度、极限温度、工作时间等参数。本发明既能在线观察并记录发泡过程，又能在线测量发泡过程相关数据，且非接触式测量方法简便易行、安全高效，对高温发泡体系具有普适性。
【IPC分类】G01N25-12
【公开号】CN104634809
【申请号】CN201510065287
【发明人】杨金龙, 渠亚男, 席小庆, 苏振国, 许杰, 吴甲民, 李兴华
【申请人】清华大学, 河北勇龙邦大新材料有限公司, 远建工业化住宅集成科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日