[發明專利]一種高分子壓力敏感漆及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110077489.2
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112898857B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 田顏清;史佳艷
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C09D153/00
• 分類號: C09D153/00;C08F293/00;C08F220/18;C08F230/04;G01M9/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明提供一種高分子壓力敏感漆及其制備方法和應用，所述高分子壓力敏感漆具有式I所示結構，本發明的高分子壓力敏感漆由聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸異丁酯以及可聚合的四苯基卟啉鉑構成，合成過程簡單，可控。該聚合物可以應用在壓力范圍為10?190kPa的測試中，響應速度快，靈敏度可以達到0.82％/kPa，靈敏度高，可以應用于各類飛行器表面及其各個零部件負載分析中，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于壓力敏感材料技術領域，涉及一種高分子壓力敏感漆及其制備方法和應用。

背景技術

表面壓力測試在空氣動力學測試中至關重要，表面壓力測試通常應用于飛行器及其各個零部件的負載分析、特殊流體力學現象的研究中。傳統的表面壓力測試需要在被測模型表面開測壓孔，以陣列方式安置壓力傳感器實施測量，得到被測模型表面壓力。這種方法簡便易行、測量精度高，但是該方法準備過程十分復雜、測試周期長、測試費用高，得到的壓力信息并非連續分布，且受模型結構等因素影響，使得傳統表面壓力測試方法存在一定的局限性。因此需要一種非接觸無損傷的測量技術。

20世紀80年代，Peterson等人提出了一種基于“氧猝滅”原理的測試模型表面壓力的新技術。該技術被稱做壓力敏感漆測試技術，并已廣泛的應用到空氣動力學測試中。壓力敏感漆是一種含有氧探針分子的聚合物，壓力敏感漆的工作原理是“氧猝滅”原理。在室溫時，幾乎所有的分子都處于基態能級，當氧探針分子受到一定波長的光源光照后，氧探針分子吸收能量從基態躍遷到激發態。但是激發態是一種不穩定的狀態，氧探針分子通過輻射失活和無輻射失活回到基態。輻射失活過程中，氧探針分子以發光的方式(產生光子)釋放能量回到基態。無輻射失活過程中，處于激發態的氧探針分子與處于基態的氧分子發生碰撞，氧分子吸收氧探針分子的能量躍遷到激發態，使得氧探針分子回到基態的過程中無光子產生。氧分子在這個過程中降低了氧探針分子的光強，因此稱作“氧猝滅”原理。根據氧探針分子對氧氣的響應導致的發光強度的變化，得到被測模型表面的壓力分布。預先將空氣壓力與氧探針分子發光強度的關系曲線準確地測定下來，就可根據被測模型表面某處的發光強度得到該處的壓力。

現有研究中所使用到的壓力敏感漆聚合物主要為線性高分子，這是因為適當的單體單元可以改善聚合物的溶解度，甚至可以用來提高聚合物的剛度，而不會對壓力敏感漆的性能產生很大影響。但是線性高分子壓力敏感漆的壓力靈敏度較低、機械性能較差。

因此，在本領域，期望開發一種能夠提高壓力靈敏度并具有較好的機械性能的高分子壓力敏感漆。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高分子壓力敏感漆及其制備方法和應用，所述高分子壓力敏感漆具有更高的壓力靈敏度和更好的機械性能。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種高分子壓力敏感漆，所述高分子壓力敏感漆具有如下式I所示結構：

其中n＝1-200的整數，m＝1-5000的整數，x＝1-100的整數。

在本發明中，n可以為1、3、5、8、10、15、20、30、40、50、60、80、100、120、140、160、180或200，m可以為1、3、5、8、10、20、50、80、100、300、500、700、1000、2000、3000、4000或5000等，x可以為1、3、5、8、10、15、20、30、40、50、60、80或100等，例如n＝79，m＝45，x＝1；n＝79，m＝147，x＝1；或者n＝79，m＝244，x＝2。

在本發明中，所述高分子壓力敏感漆是一種嵌段結構高分子壓力敏感漆，本發明選用聚二甲基硅氧烷作為嵌段聚合物的一個鏈段提高嵌段高分子的氧滲透性能，選用甲基丙烯酸異丁酯作為一種單體提高材料的機械性能，選用可聚合的氧探針提高探針分子在高分子中的均勻性。本發明的高分子壓力敏感漆具備壓力靈敏度高，響應速度快等特點。