[發明專利]一種用于拉伸變形測試的敏感材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010255729.5
• 申請日: 2010-08-13
• 公開（公告）號: CN101914290A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 周國慶;廖波;趙光思;梁恒昌;劉卓典
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K13/04;C08K7/06;C08K3/36;C08K3/04;G01B7/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種敏感材料及其制備方法，尤其是一種適用于拉伸變形測試的敏感材料及其制備方法。

背景技術：

在諸多工程領域中，如結構工程、水利工程、交通工程、巖土工程及橋梁工程等，其材料或結構都會存在拉伸變形情況，而對這些變形的監測將直接關系到工程的安全性。目前測試拉伸變形的方法大致有機械測試方法、應變儀測試法和應變片電測法等幾種，采用的儀器分別為千分表、應變儀和應變片等。

千分表法測試法誤差較大，使用較不方便；應變儀測試法和應變片電測法一般都是用于小應變下的變形測試，而對于較大的變形測試，一般都需采用其他輔助方法，也帶來了不便。為此，開發一種能夠滿足較大變形測試的敏感材料作為制作傳感器敏感元件的材料是必要的。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種原材料來源較廣、成本低，制備方法簡單、試驗效果好的用于拉伸變形測試的敏感材料及其制備方法。

技術方案：本發明用于拉伸變形測試的敏感材料采用液態硅橡膠、短切碳纖維、導電炭黑、納米SiO₂、固化劑及偶聯劑為原料，質量配比如下：

液態硅橡膠：100份；

短切碳纖維：10～50份；

導電炭黑：0～2份；

納米SiO₂：0～5份；

固化劑：3～5.8份；

偶聯劑：0.4～0.8份。

所述的固化劑采用二丁基二月桂酸錫；所述偶聯劑的型號為KH-550或KH-560。

本發明用于拉伸變形測試敏感材料的制備方法，步驟如下：

(1)按質量配比分別稱取液態硅橡膠、短切碳纖維、導電炭黑、納米SiO₂、固化劑和偶聯劑；

(2)先將液態硅橡膠倒入容器中進行攪拌，邊攪拌邊依次緩慢加入導電炭黑、短切碳纖維、納米SiO₂；

(3)繼續攪拌20～40min后，再依次加入偶聯劑和固化劑，繼續攪拌1～2min；

(4)然后將容器放入真空箱內抽真空3～5分鐘，去除氣泡；

(5)最后將容器中的混合液注入模具，在室溫下固化成型，得到用于拉伸變形測試的敏感材料。

有益效果：為了更好的提高敏感材料的柔韌性能，提高其變形測試敏感性，本發明選用固化后較柔軟，拉伸模量非常小的液態硅橡膠作為基體材料；納米SiO₂的加入可以提高材料的穩定性能，抗老化等性能；短切碳纖維作為主要的導電相可以明顯提高其敏感性能，即其電阻率隨變形明顯變化的性能；偶聯劑KH-550或KH-560的加入特別是KH-550的加入能明顯提高敏感材料的固化成型速度。主要優點如下：

1、本發明的敏感材料柔韌性好，拉伸模量非常小，在測試時不會影響到測試結構或者測試材料的變形；

2、本發明采用狀短切碳纖維作為主要的導電相，使敏感材料電阻值隨變形變化非常敏感；

3、由于硅橡膠具有較高的彈性，所以在較大變形下，本發明的敏感材料都具有較好的敏感性；

4、本發明敏感材料的原材料來源較廣，成本較理想；

5、本發明的敏感材料的制備方法較簡單，使用的加工設備也較簡單，大大降低了制作敏感材料的成本。

6、本發明的敏感材料制備工藝，可根據需要調節制作周期，固化劑、偶聯劑加入量的增加及固化環境溫度的提高都將大大減小固化成型的時間。

附圖說明

圖1是本發明的用于拉伸變形測試的敏感材料實例一的拉伸電阻-應變曲線；

圖2是本發明的用于拉伸變形測試的敏感材料實例二的拉伸電阻-應變曲線

圖3是本發明的用于拉伸變形測試的敏感材料實例三的拉伸電阻-應變曲線。

具體實施方式

實施例一、按質量配比稱量：

液態硅橡膠：100份；

0.2mm短切短切碳纖維：50份；

導電炭黑：0份；

納米SiO₂：0份；

固化劑：5.5份；

偶聯劑：0.4份；

制作步驟如下：

(1)分別質量配比稱取100份的液態硅橡膠、50份的0.2mm短切短切碳纖維、5.5份的固化劑(二丁基二月桂酸錫)和0.4份的偶聯劑(KH-550)；

(2)先將100份的液態硅橡膠加入攪拌機中進行攪拌，攪拌速度約為1200r/min；

(3)然后緩慢加入50份的0.2mm短切短切碳纖維，繼續攪拌；