停留时间分布(RTD-Residence Time Distribution)的概念在聚合物加工中是非常重要的,它反映了所有被加工物料经历的时间范围,即各部分暴露到给定热条件或剪切条件下有多长时间。在连续的混合机中,自物料加入到被挤出,各个物料的停留时间是不相同的,或者说,同时进入混合机的流体微元通常在不同时间离开混合机。RTD则是将一台设备进行特征化的参数之一。RTD的测试可分为离线式和在线式。离线式所测得的数据点少,不能反映RTD曲线的细微特征,而在线式不但便捷,并且可以得到大量连续的数据点。目前,国内外RTD的在线式测试中主要有超声波法、电导率法、紫外荧光法以及光强法。超声波法是根据超声波衰减的变化来测定无机示踪物的浓度,其装置结构较为复杂,测试成本较高。电导率法是根据流体的电导率来测定导电性示踪剂的浓度,只适用于水溶性体系,不适合聚合物体系。紫外荧光法则是利用微光探测器检测蒽接枝聚合物示踪剂的荧光强度,而蒽接枝聚合物的制备较为复杂。光强法分反射式与透射式两种,都是通过检测光强变化来测定示踪剂的浓度。反射式光强法因所受干扰因素较多,示踪剂浓度与光信号之间关系的关联度难以准确把握。透射式光强法则可根据光的吸收定律-朗伯比尔定律来关联示踪剂浓度与光信号之间的关系。现有透射式光强法采用普通光源,用光电池检测透射光的强度,光源与光电池探头均不与聚合物直接接触,而是将二者安装于带可视窗的机头上,这易造成对朗伯比尔定律的偏离。本文研究了现有各种RTD测试系统的基本原理及特点,根据光的吸收原理,开发出一套新型RTD的在线测试系统。该测试系统基于光纤传感器对熔融聚合物内颜色浓度变化的响应,对光纤传感器的输出实时采集,经处理后得到RTD曲线。光纤探头直接与聚合物接触,并且加入的示踪剂为色母粒示踪剂,不会造成对挤出体系的干扰,易于获得更精确的RTD曲线。本文在对新型RTD在线测试系统的可行性进行理论分析的基础上,完成了测试装置的设计、测试系统硬件的选型以及数据采集系统软件的开发。通过不同的实验,对所研制的新型测试系统测试结果的重现性以及示踪剂剂量和颜色对RTD的影响进行了研究,并对离线式和在线式测得的结果进行了对比。实验结果表明,新型RTD测试系统能够准确地测得聚合物停留时间分布曲线,具有结构简单、重现性好、示踪剂易于获取、测试成本低、无污染等优点,具有很高的实用价值。