[發明專利]一種能夠感知應力變化的PET基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210501010.4
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103011694A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 姚占勇;韓杰;商慶森;葛智;張曉萌;崔衡;張愷;姚凱;鄒鑫;潘相宏
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B26/18
• 分類號: C04B26/18;C04B14/36;C04B14/34
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種機敏材料及其制備方法，尤其是一種能夠感知應力變化的PET基復合材料及其制備方法。

背景技術

目前，聚合物摻加特定的導電填料所制得的復合材料不僅具有良好的導電性，而且其導電性有時還會受到外場(電場、溫度場、力場等)變化的影響而具有力敏(壓敏和拉敏)、溫敏、濕敏、非線性等功能(或智能)特性，該類聚合物復合材料的應用己遍布航空航天、電子電氣、計算機、建筑和醫療等領域。

近年來，隨著智能交通的快速發展，對普通路用材料的多功能性和智能化的要求日益迫切。用具有穩定低電阻率的路面材料在冬季進行通電融雪除冰；用高強度低電阻率材料制備結構構件，通過監控電阻率的變化來監控路面結構損傷情況；用力敏材料制備傳感構件，通過連續監控電阻值來監控道路內部復雜的受力狀態,這些均是智能交通的重要方面。

瀝青混合料因其特有的優點越來越廣泛地被國內外應用于修建高速公路、橋面鋪裝和飛機跑道。據統計，目前我國己建或在建的高速公路中，90%以上采用瀝青基復合材料路面，但目前對瀝青路面應力狀況和變形的診斷主要依靠外部觀察以及專家評分，這不僅需要耗費大量的人力和物力，更重要的是無法發現早期損害和內部應力狀況。

吳少鵬等在專利(公開號CN1837289A)中將導電材料摻入含有瀝青、粗集料、細集料和礦物質填料的復合材料中，形成一種能夠感知應力變化的瀝青基復合材料：導電材料的摻入量占復合材料總重量的百分比為30～50，該材料受到力學作用時，材料的電阻也發生相對的變化。

常方高等在專利(公開號CN101108916A）中將模具硅膠與鎳粉按重量比為1:2～30通過兩次固化制得壓敏導電橡膠，該材料的電阻-壓力敏感性好；

韓寶忠等在專利(公開號CN101525469A)中按質量份數比由1份環氧樹脂、0.1-0.5份固化劑和2.2-7.5份鎳粉制成了力敏環氧樹脂基復合材料，該材料具有較好力敏性，脆性小，變形能力強，且粘結性好。

以上所述的聚合物基力敏材料，瀝青基力敏材料雖然與瀝青路面有很好的相容性，但其應力-電阻相關關系的可逆性差，且瀝青材料對溫度的敏感性大；橡膠基的力敏聚合物復合材料，變形大靈敏度較高，但與瀝青路面的變形不協調，相容性差；環氧樹脂基力敏復合材料脆性比較大，變形能力弱，且同樣存在瀝青路面的變形不協調，相容性差的問題。

發明內容

本發明的目的是為解決現有機敏材料存在力-電耦合效應靈敏度低、可逆性不強、基體極化易影響電學信號測試等缺陷，提供一種能夠感知應力變化的PET基復合材料及其制備方法，該復合材料具有較好的變形協調性能，與瀝青混合料有較好的相容性，且具有穩定電阻率，力-電耦合效應靈敏度高、可逆性強、受濕度影響小，電信號測試幾乎不受基體極化影響。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種能夠感知應力變化的PET基復合材料，包括導電相功能組分和PET基材料，其中，導電相功能組分占PET基材料的質量百分比為6%～80%。

所述導電相功能組分為石墨和/或鎳粉，石墨和鎳粉組合時，兩者質量比為石墨∶鎳粉=1∶0.01～100。

所述石墨為含碳量≥94%中碳鱗片狀石墨，平均粒度11μm～13μm，鎳粉為含鎳量99.9%灰黑色樹枝狀鎳粉，粒度為1000目即≤13μm。

所述PET基材料是PET膠結材料或PET膠結材料與骨料的復合材料。

所述的PET膠結材料為PET或PET與礦物摻料的混合物，礦物摻料為粉煤灰和/或滑石粉，粉煤灰和滑石粉混合時，兩者質量比為粉煤灰∶滑石粉=1∶0.01～100。

所述粉煤灰占PET膠結材料質量百分比的0%～80%，滑石粉占PET質量百分比的0%～5%。

所述的骨料為石料和/或砂，石料和砂混合時，砂占骨料的質量百分比為10%～100%。

所述石料的粒徑小于等于31.5mm。

一種能夠感知應力變化的PET基復合材料的制備方法，步驟如下：

1）按照配比關系準備導電相功能組分和PET基材料；

2）將PET基材料混合均勻，置于烘箱中260℃～285℃加熱150min～180min，至PET基材料全部熔化至流動態；將導電相功能組分與試模加熱至265℃～290℃；