高分子領(lǐng)域的新儀器——動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀

動態(tài)力學(xué)扭辨分析儀是長春市智能儀器設(shè)備有限公司開發(fā)研制的國內(nèi)*的用動態(tài)力學(xué)法研究高聚物的力學(xué)性能的儀器。該機基于高分子材料動態(tài)熱機械自由衰減振動中的扭辨法，測量物質(zhì)在扭轉(zhuǎn)動力負(fù)荷下的動態(tài)模量及力學(xué)損耗與溫度的關(guān)系，反應(yīng)不同溫度下材料的粘彈性，如玻璃化的轉(zhuǎn)化、次級轉(zhuǎn)變、結(jié)晶熔化、晶型轉(zhuǎn)變粘性流動等。

高聚物是粘彈性物質(zhì)，用動態(tài)力學(xué)法研究高聚物的力學(xué)性能是一種較新的測試方法。動態(tài)力學(xué)性能測試儀已成為研究結(jié)構(gòu)與性能的重要工具之一。

動態(tài)力學(xué)扭辨分析儀是一種常用的動態(tài)力學(xué)性能測定方法。它屬于自由振動法的范疇。所謂自由振動法系在一小的形變范圍研究，振動周期，相鄰兩振幅間的對數(shù)減量與溫度間的關(guān)系。

工作過程:當(dāng)高聚物受較小周期性外力作用時，高聚物隨著外力的作用產(chǎn)生周期性的形變。一部分隨著試樣的形變位能的形式貯存在樣品中，而另一部分在形變時以熱的形式消耗掉，前者系貯存能量，后者系損耗能量或內(nèi)耗或阻尼。

高聚物是典型的粘彈性材料，同時具有粘性液體和固體彈簧的某些性能。當(dāng)高聚物用作結(jié)構(gòu)材料時，主要就是利用它們的彈性而用作吸震材料時，就是利用它們的粘性，高分子的粘彈性與測試的頻率和溫度有關(guān)。溫度一般由實驗者自行控制，按照一恒定斜率升溫。在恒定時間間隔計算機自動控制將一給定力使慣性桿轉(zhuǎn)一小角度，隨即除去外力，則樣品將產(chǎn)生周期性扭轉(zhuǎn)。通過光電傳感器記錄扭轉(zhuǎn)過程。zui后把每一間隔段記錄的溫度振動周期P和對數(shù)減量Δ給出溫度譜圖。通過譜圖可以分析高分子隨溫度變化內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程。即橡膠態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化。

由于動態(tài)力學(xué)扭辨分析儀是國內(nèi)*的、創(chuàng)新的，將會給高分子材料的研究帶來更大的幫助，得出的數(shù)據(jù)更加清晰、完整，所以現(xiàn)已成為國內(nèi)各大專院校高分子研究方面十分關(guān)注的試驗儀器。

2006年2月21日，長春市智能儀器設(shè)備有限公司迎來了省里的各界領(lǐng)導(dǎo)和專家，為我公司的新產(chǎn)品——NBW-500動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀做科學(xué)技術(shù)成果鑒定。

NBW-500動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀是國內(nèi)*的研究高分子材料動態(tài)力學(xué)扭辮法的科學(xué)儀器，目前，只要國外少數(shù)國家擁有此項技術(shù)，但此項技術(shù)對中國是處于封鎖狀態(tài)的，但是隨著國內(nèi)對高分子材料研究領(lǐng)域的擴大，動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀和對高分子材料的扭辮法的需求也隨日增加，如果到國外買這種扭辮儀，至少要花上一百多萬才能買到，并且試驗步驟煩瑣，做一個試驗要一天甚至好幾天才能得到結(jié)果。

為了*的空白，長春智能儀器公司通過長期的不懈努力，闖過層層難關(guān)，終于完成了對動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀的研究和開發(fā)，并投入生產(chǎn)，此儀器不僅比國外同類產(chǎn)品的價格要便宜十倍以上，試驗方法也簡單了，NBW-500型動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀適用于大多數(shù)高分子材料用動態(tài)扭辮分析法（TBA）測量不同溫度下材料的粘彈性，包括玻璃化的轉(zhuǎn)化、次級轉(zhuǎn)變、結(jié)晶熔化、晶型轉(zhuǎn)變、變聯(lián)固化等宏觀性能。

長春市智能儀器設(shè)備有限公司制造的扭辮分析儀采用計算機數(shù)字測控技術(shù)和大存儲量的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使傳統(tǒng)的扭辮法大量繁重耗費人工的測試操作和數(shù)據(jù)處理改變?yōu)樽詣踊⒊绦蚧?，使研究人員能夠輕松的得到在不同溫度下材料的粘彈性。預(yù)測材料的6個力學(xué)值，研究聚合物的固化、交聯(lián)、降解等反應(yīng)過程。NBW-500動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀*通過計算機控制，具有電壓補償和溫度補償，能夠嚴(yán)格保證電壓和溫度的恒定，而且能夠?qū)崟r監(jiān)控材料試驗過程中的變化，隨時反映情況，保證了實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。而且用先進的計算機技術(shù)取代了人工試驗，既簡化了試驗，又節(jié)省了人力，減少了許多人為因素對試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，對高分子材料的工藝監(jiān)控和質(zhì)量監(jiān)控起到了重要的作用，并且通過計算機畫出曲線后可打印出完整的試驗報告。

NBW-500動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀現(xiàn)已銷售出6臺，成都印鈔公司已提供用戶使用報告，用戶使用情況表明，應(yīng)用該技術(shù)已經(jīng)成功實現(xiàn)了對聚合物在固化過程中的物理變化和化學(xué)變化的動態(tài)監(jiān)控。該項目產(chǎn)品已通過長春試驗儀器設(shè)備檢驗測試所的產(chǎn)品檢定，說明該產(chǎn)品的關(guān)健技術(shù)已具有較高的成熟性。

吉林省科技廳在聽取了相關(guān)專家的論證及相關(guān)意見后，在《科技成果鑒定證書》上蓋了章，這表明長春市智能儀器設(shè)備有限公司所開發(fā)研制的NBW-500型動態(tài)力學(xué)扭辮分析儀正式通過了吉林省科技成果鑒定。

長春市智能儀器設(shè)備有限公司已成功研制出動態(tài)沖擊分析儀，此種儀器在國內(nèi)尚屬*，長春智能儀器設(shè)備有限公司又一次*，動態(tài)沖擊分析儀的具體情況如下：

當(dāng)一種材料受到瞬間沖擊，其分子結(jié)構(gòu)受到外力的作用，產(chǎn)生抗力，分子間產(chǎn)生錯位或斷裂。傳統(tǒng)的沖擊儀只能檢測材料被沖擊是吸收能量的能力，不能詳盡的記錄沖擊的過程中材料的粘性、彈性和塑性脆化的變化過程，材料的開發(fā)長期采用憑經(jīng)驗的方法通過大量的試驗才能開發(fā)出來。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要利用先進的儀器分析提供、科學(xué)、便捷的開發(fā)手段。動態(tài)沖擊分析儀就可以在沖擊的過程中記錄下整個材料的粘性、彈性和塑性脆化的變化過程，并形象的繪制出負(fù)荷、能量與時間的曲線和負(fù)荷、能量與位移的曲線。開發(fā)人員不用花費大量的人力物力反復(fù)試驗，他只需根據(jù)兩組曲線和實測的數(shù)據(jù)對比分析來調(diào)整配方，以達到開發(fā)的目的。動態(tài)沖擊分析儀的研制成功為材料的工藝監(jiān)控和質(zhì)量監(jiān)控提供了先進的手段，為新材料的研制提供了科學(xué)依據(jù)。

動態(tài)沖擊分析儀，在只有意大利和德國的幾個廠商生產(chǎn)。早期的產(chǎn)品的曲線是利用攝影的方法記錄擺錘的位置來計算能量并繪制成曲線，可以比較清楚的記錄動態(tài)試驗的整個過程，為材料分析提供了一種檢測手段，但是該方法比較麻煩，成本高。

目前，國內(nèi)只有我公司生產(chǎn)這種儀器。我公司早期開發(fā)的動態(tài)沖擊分析儀另辟蹊境：在沖擊刃后加裝傳感器記錄沖擊過程負(fù)荷與時間的變化繪制出曲線，并利用負(fù)荷與時間推出能量的曲線，*可以與國外的同類設(shè)備媲美。隨著超大集成電路和單板機的技術(shù)飛快的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的速度越來越快?，F(xiàn)在的動態(tài)沖擊分析儀具有采集速度快，達到1.2μs每個數(shù)據(jù)，存儲量大，曲線和數(shù)據(jù)極大豐富和詳實，為材料的配方和動態(tài)試驗分析提供了極大的方便。而且，目前的上的廠商也采用了沖擊刃后加裝傳感器的方法?？梢哉f我們在動態(tài)沖擊分析儀的技術(shù)上的開發(fā)與國外廠商處于同一水平甚至超過了國外。

㈠ 機械部分的研制

1． 主機

主機與傳統(tǒng)的機器相類似，采用先進的工藝使磨擦力zui小。在經(jīng)過多次修改加工工藝，讓沖擊錘刃的傳感器的走線由擺軸中心穿過，做到磨擦力zui小，走線zui安全。

2． 沖擊錘

由于加裝角位移傳感器的緣故，使擺軸磨擦力增大，國內(nèi)的沖擊錘zui小作不到1J。我公司采用先進的工藝和特種組裝手段作到0.5J。

3． 電氣部分的設(shè)計

通過系統(tǒng)的控制，轉(zhuǎn)換不同沖擊錘的采集電路，通過高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給計算機進行處理。

㈡ 軟件的設(shè)計

我公司針對用戶的不同要求，開發(fā)出性能穩(wěn)定、操作簡便、計算的軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動存儲、處理，繪制出負(fù)荷、能量與時間和負(fù)荷、能量與位移的曲線圖譜，并打印試驗報告。

首先進行試驗參數(shù)設(shè)置，包括選擇沖擊錘、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等。設(shè)置完成后進行沖擊試驗，軟件自動確定坐標(biāo)繪制曲線。

數(shù)據(jù)處理可以顯示：負(fù)荷—時間、負(fù)荷—位移、能量—時間、能量—位移的曲線。

1． 與傳統(tǒng)的儀器比較，增加了角位移傳感器，將角度的細(xì)化做到0.036°。

2． 增加了負(fù)荷傳感器，記錄了沖擊過程中負(fù)荷的變化并推算出能量的變化。

3． 軟件的數(shù)據(jù)處理增加一些測量值：沖擊時間、zui大負(fù)荷、達到zui大負(fù)荷的能量、剩余能量。增加了數(shù)據(jù)的可比性。

4． 設(shè)計出磨擦力小，強度高的小能量沖擊錘，用戶zui大限度的方便測試和zui大限度的測量數(shù)據(jù)。

5． 通過更換沖擊錘和沖擊座達到執(zhí)行多標(biāo)準(zhǔn)、多測量范圍的目的。用戶一機在手可以做美標(biāo)、國標(biāo)、ISO標(biāo)準(zhǔn)，從0.05J做到zui大能量。

1． zui小測量能量：0.05J

2． zui大測量能量：由用戶定

3． 采集速率：1.2μs

4． 負(fù)荷傳感器精度：≤±1%

5． 負(fù)荷傳感器zui小分辨率：0.01N

6． 角度zui小分辨率：0.036°

國內(nèi)只有我公司能夠生產(chǎn)這種儀器。國外只有德國和意大利生產(chǎn)，但其價格極其昂貴。我國生產(chǎn)各種材料的廠家和各實驗室研究所有12萬家以上，這些廠家基本上是通過靜態(tài)監(jiān)控工藝法來進行質(zhì)量監(jiān)控。而國內(nèi)只有本公司擁有此項技術(shù)，具有的市場優(yōu)勢。達到批量生產(chǎn)后，我們相信能以*的價格迎來更多的客戶，也將會打開市場。

作為光機電一體化的精密分析檢測儀器，同時也是計量測試儀器，試驗機行業(yè)擁有一個龐大的潛在市場。很多的新型材料需要通過試驗機來檢測性能指標(biāo)。按照上zui大的試驗機制造商美國INSTRON公司預(yù)測，目前中國的試驗機銷量僅為美國的1/20，按照中國8%的年經(jīng)濟增長速率預(yù)測，大約十年后，中國的試驗機市場將與美國的試驗機市場相當(dāng)，也就是說，中國試驗機市場將每年呈增長形勢，形成一個相當(dāng)龐大的市場。

新材料正在走向社會各個領(lǐng)域，被越來越多的人所使用，用戶對質(zhì)量要求也越高。因此，需要更加先進的分析檢測手段來測試各種材料的性能指標(biāo)。我公司這項技術(shù)，順應(yīng)了市場需求，在同類試驗機中有著的況競爭優(yōu)勢。“十一五"期間，儀器儀表行業(yè)從總體發(fā)展來看，仍將會保持產(chǎn)銷適度增長態(tài)勢，出口也會進一步增加。一般低檔產(chǎn)品仍將處于供大于求的市場格局，市場需求量不會有大幅度增長；而技術(shù)先進的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等產(chǎn)品仍不能滿足市場需要，進口量會有較大增長。同時，隨著我國加入WTO進程的加快，我國儀器儀表行業(yè)將會走向世界，市場競爭會更為激烈，美國摩根公司、美國新能源公司、美國德拓集團等已經(jīng)與我公司洽談合作事宜。根據(jù)國家財政部門預(yù)測，預(yù)計分析檢測儀器年需求量在4000萬臺（套），100億元左右。鑒于該產(chǎn)品的特殊用途及其應(yīng)用范圍，我們作了一個詳盡的調(diào)查。根據(jù)社會調(diào)查統(tǒng)計，目前生產(chǎn)高分子材料的廠家每一年需要量就不低于5000臺，市場需求4.5億元。而推廣到各大學(xué)，專職實驗室，質(zhì)量監(jiān)督局等，數(shù)量將增加2倍以上，總市場需求9億元。西部大開發(fā)，對自動化儀器提出了新的需求，市場十分廣闊。

動態(tài)沖擊分析儀配合視頻連接成功實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程診斷、專家遠(yuǎn)程分析功能、維護、實驗數(shù)據(jù)分析、查看物理連接的*效果。