用于聚合物材料成型加工过程施加磁场的磁场发生器极头

摘要

用于聚合物材料成型加工过程施加磁场的磁场发生器极头，涉及用于聚合物材料成型加工过程施加磁场的磁场发生器极头。本发明为了解决现有磁场发生器的可加热极头在加热过程中不能被准确地控制温度，使得不能在施加磁场的同时，满足聚合物材料的热压成型加工和交联(硫化、固化)反应对温度的要求的问题。它包括第一极头、第二极头、第三极头、第一隔热层、加热片、石棉层、热电偶和温度控制器，加热片由云母板、电阻丝和两片绝缘板组成，电阻丝螺旋缠绕于云母板上，云母板由两片绝缘板夹接固定；第三极头的侧壁的圆孔内插入热电偶，热电偶的冷端将温度信号输入给温度控制器，温度控制器的输出对电阻丝的电压进行调控。本发明作为磁场发生器极头。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚合物材料成型加工过程施加磁场的磁场发生器极头。

背景技术

磁现象是物质最基本的现象之一，任何物质都具有或弱或强的磁性，都可能对外磁场的作用产生不同程度的响应。目前，利用磁场辅助研发新型、高性能聚合物材料已成为材料科学领域的一个重要研究方向。

随着实验手段的提高、量子化学和计算机技术的发展，外磁场对化学反应影响的基础理论和实验研究取得了较大的突破，有大量文献报道了外施磁场对聚合物的平均分子量、立体构型和性能、分子排列的规整性、聚合产率、反应速率等的影响。近期还有学者研究了磁场处理对聚合物的结晶行为和物理机械性能等的影响。为研究磁场处理对聚合物及聚合物基复合材料性能的影响，需通过磁场发生器在聚合物材料的热压成型加工和交联(硫化、固化)反应过程中施加磁场。通常热塑性聚合物的成型加工温度在90-300℃之间，热固性聚合物的交联(硫化、固化)反应根据其配方体系的不同，反应温度一般在室温至250℃之间。现有磁场发生器的可加热极头通过置于其内部的加热棒来进行加热，这种方式对极头的加热不均匀，并且在加热过程中不能准确地控制极头的温度，使得不能在施加磁场的同时，满足聚合物材料的热压成型加工和交联(硫化、固化)反应对温度的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有磁场发生器的可加热极头在加热过程中不能被准确地控制温度，使得不能在施加磁场的同时，满足聚合物材料的热压成型加工和交联(硫化、固化)反应对温度的要求的问题，提出了一种用于聚合物材料成型加工过程施加磁场的磁场发生器极头。

本发明包括第一极头、第二极头和第三极头，它还包括第一隔热层、加热片、石棉层、热电偶和温度控制器，所述加热片由云母板、电阻丝和两片绝缘板组成，电阻丝螺旋缠绕于云母板上，云母板由两片绝缘板夹接固定；

第一极头和第三极头分别为圆台体，第二极头为圆柱体，第一极头的大端具有第一圆形凹槽，第一圆形凹槽内设置第一隔热层，第一极头的小端面与第二极头的上端面圆周重合并固定连接，第二极头的下端具有第二圆形凹槽，第二圆形凹槽内设置加热片和石棉层，加热片在石棉层的外侧，第二极头的下端面与第三极头的大端面圆周重合并固定连接；

所述第三极头的侧壁开有圆孔，热电偶的工作端插入所述的圆孔内并与圆孔内壁触接，热电偶的冷端连接温度控制器的温度信号输入端，温度控制器的两个电压信号输出端分别连接电阻丝的两端。

本发明的优点是：

本发明由加热片通电产生的电能转化为热能对极头传导加热，在加热的过程中通过热电偶和温度控制器的配合控制，可以实现对极头温度的准确调控，满足了在聚合物及聚合物基复合材料的热压成型加工和交联(硫化、固化)反应过程中对温度的需要；本发明极头的最上端横截面到最下端截面从大变小，有利于磁场强度的集中；第一隔热层可防止热量向与极头连接的极柱方向扩散。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是实施方式二中两片半圆形的云母板上缠绕电阻丝的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括第一极头1、第二极头2和第三极头3，它还包括第一隔热层4、加热片5、石棉层6、热电偶8和温度控制器9，所述加热片5由云母板5-1、电阻丝5-2和两片绝缘板5-3组成，电阻丝5-2螺旋缠绕于云母板5-1上，云母板5-1由两片绝缘板5-3夹接固定；

第一极头1和第三极头3分别为圆台体，第二极头2为圆柱体，第一极头1的大端具有第一圆形凹槽，第一圆形凹槽内设置第一隔热层4，第一极头1的小端面与第二极头2的上端面圆周重合并固定连接，第二极头2的下端具有第二圆形凹槽，第二圆形凹槽内设置加热片5和石棉层6，加热片5在石棉层6的外侧，第二极头2的下端面与第三极头3的大端面圆周重合并固定连接；

所述第三极头3的侧壁开有圆孔3-1，热电偶8的工作端插入所述的圆孔3-1内并与圆孔3-1内壁触接，热电偶8的冷端连接温度控制器9的温度信号输入端，温度控制器9的两个电压信号输出端分别连接电阻丝5-2的两端。

本发明通过热电偶8对极头测温之后，将温度信号传递给温度控制器9，再由温度控制器9控制输出电压进而调控极头的温度，可满足聚合物及聚合物基复合材料的热压成型加工和交联(硫化、固化)反应过程中对温度的准确调控，满足极头的温度在室温至300℃之间的可调控。

温度控制器9可选用余姚市长江温度仪表厂生产的型号为XMT-ED的数显温控仪；热电偶8可选用上海上龙电气有限公司长泷仪表厂生产的型号为WRET的热电偶。

具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于云母板5-1为相互间呈轴对称设置的两片半圆形云母板，电阻丝5-2沿长度方向按相同的匝距依次螺旋缠绕于每片半圆形的云母板上。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

由于电阻丝在每片半圆形的云母板上缠绕的匝距相同，则由电能转化的热能分布均匀，同时由于石棉层的均热性能，使得热量均匀传导给极头，实现了对极头的均匀加热。加热片5的加热功率可根据实际需要通过改变加热电阻丝5-2的长度来进行调整。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式二的不同之处在于电阻丝5-2在两片半圆形的云母板上的绕线方向相反。其它组成及连接关系与实施方式二相同。

由于电阻丝在云母板上缠绕的匝距相同，并且绕线方向相反，当对电阻丝通电时，由电流产生的磁场方向相反并且大小近似相等，两个相反方向的磁场相互削弱，从而减小由于通电加热产生的附加磁场对磁头间工作磁场的影响。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式一或二或三的不同之处在于它还包括第二隔热层7，所述第二极头2的上端具有第三圆形凹槽，第三圆形凹槽内设置第二隔热层7。其它组成及连接关系与实施方式一或二或三相同。

设置第二隔热层7可进一步防止电阻丝5-2加热产生的热能向与极头连接的极柱方向的扩散，进一步减少热能的损失。

第一极头1、第二极头2和第三极头3的材质可用铁或铁钴合金，铁能够产生较强的磁场，并且廉价；铁钴合金的价格比铁要高，但产生的磁场强度大于铁，可根据不同的需要进行选择。