專利名稱：一種用于拉伸變形測試的敏感材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
在諸多工程領(lǐng)域中，如結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)都會存在拉伸變形情況，而對這些變形的監(jiān)測將直接關(guān)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(fā)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(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)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(shù)方案本發(fā)明用于拉伸變形測試的敏感材料采用液態(tài)硅橡膠、短切碳纖維、導 電炭黑、納米SiO2、固化劑及偶聯(lián)劑為原料，質(zhì)量配比如下液態(tài)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(lián)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(lián)劑的型號為KH-550或KH-560。本發(fā)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(zhì)量配比分別稱取液態(tài)硅橡膠、短切碳纖維、導電炭黑、納米SiO2、固化劑和 偶聯(lián)劑；(2)先將液態(tài)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(xù)攪拌20 40min后，再依次加入偶聯(lián)劑和固化劑，繼續(xù)攪拌1 2min ；(4)然后將容器放入真空箱內(nèi)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(fā)明選用固化后較柔軟，拉伸模量非常小的液態(tài)硅橡膠作為基體材料；納米SiO2的加入可以提 高材料的穩(wěn)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(lián)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(yōu)點如下1、本發(fā)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(jié)構(gòu) 或者測試材料的變形；2、本發(fā)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(fā)明的敏感材料都具有較 好的敏感性；4、本發(fā)明敏感材料的原材料來源較廣，成本較理想；5、本發(fā)明的敏感材料的制備方法較簡單，使用的加工設(shè)備也較簡單，大大降低了 制作敏感材料的成本。6、本發(fā)明的敏感材料制備工藝，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)制作周期，固化劑、偶聯(lián)劑加入量 的增加及固化環(huán)境溫度的提高都將大大減小固化成型的時間。


圖1是本發(fā)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(fā)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(fā)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。
具體實施例方式實施例一、按質(zhì)量配比稱量液態(tài)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(lián)劑0. 4份；制作步驟如下(1)分別質(zhì)量配比稱取100份的液態(tài)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(lián)劑(KH-550)；(2)先將100份的液態(tài)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(xù)攪拌；(4)攪拌約30分鐘后，依次加入0. 4份的偶聯(lián)劑(KH-550)和5. 5份的固化劑，繼 續(xù)攪拌2分鐘；(5)再將混合液放入真空箱抽真空3分鐘，去除氣泡；(6)最后將混合液澆注入模具，室溫成型，固化時間約為6小時。為便于拉伸測試，把敏感材料制作成薄片形，并在澆注時在模具中放入兩條條形銅絲網(wǎng)作為導電電極，使敏感材料與銅絲網(wǎng)電極固化為一體。待固化后，將帶有銅絲網(wǎng)電極的薄片形敏感材料沖切成 鈴形狀，電極位于兩 端進行電阻測試，將敏感材料試樣的兩端粘貼于彈性橡膠條上，進行拉伸測試，其拉伸電 阻-應變曲線如圖1所示。實施例二、按質(zhì)量配比稱量液態(tài)硅橡膠100份；0. 2mm短切短切碳纖維35份；導電炭黑1份；納米SiO2 :1 份；固化劑:5· 5份;偶聯(lián)劑0.6份；制作步驟為(1)分別按質(zhì)量配比稱取100份的液態(tài)硅橡膠、35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. 6份偶聯(lián)劑(KH-550)；(2)先將100份的液態(tài)硅橡膠加入攪拌機中進行攪拌，攪拌速度約為1500r/min ；(3)然后緩慢加入1份導電炭黑，再緩慢加入35份0. 2mm短切短切碳纖維，繼續(xù)攪 拌；(4)攪拌約40分鐘后，依次加入0. 6份的偶聯(lián)劑(KH-550)和5. 5份的固化劑，繼 續(xù)攪拌約3分鐘；(5)再將混合液放入真空箱抽真空4分鐘，去除氣泡；(6)最后將混合液澆注入模具，室溫成型，固化時間約為6小時。為便于拉伸測試，把敏感材料制作成薄片形，并在澆注時在模具中放入兩條條形 銅絲網(wǎng)作為導電電極，使敏感材料與銅絲網(wǎng)電極固化為一體。待固化后，將帶有銅絲網(wǎng)電極的薄片形敏感材料沖切成 鈴形狀，電極位于兩 端用于電阻測試，將敏感材料試樣的兩端粘貼于彈性橡膠條上，進行拉伸測試，其拉伸電 阻-應變曲線如圖2所示。實施例三、按質(zhì)量配比稱量液態(tài)硅橡膠100份；0. 6mm短切短切碳纖維10份；導電炭黑0· 5份；納米SiO2 :2 份；固化劑3份；偶聯(lián)劑0. 4份。制作步驟為(1)分別按質(zhì)量配比稱取100份的液態(tài)硅橡膠、10份的0.6mm短切短切碳纖維、3 份的固化劑(二丁基二月桂酸錫)和0.4份的偶聯(lián)劑(KH-550)；(2)將100份的液態(tài)硅橡膠加入攪拌機中進行攪拌，攪拌速度約為1500r/min ；(3)然后緩慢加入10份的0. 6mm短切短切碳纖維，再加入2份的納米SiO2,繼續(xù) 攪拌；
(4)攪拌約40分鐘后，依次加入0. 4份的偶聯(lián)劑(KH-550)和3份的固化劑(二丁 基二月桂酸錫)，繼續(xù)攪拌約3分鐘；(5)再將混合液放入真空箱抽真空4分鐘，去除氣泡；(6)最后將混合液澆注入模具，室溫固化成型，固化時間約為10小時。為便于拉伸測試，把敏感材料制作成薄片形，并在澆注時在模具中放入兩條條形 銅絲網(wǎng)作為導電電極，使敏感材料與銅絲網(wǎng)電極固化為一體。待固化后，將帶有銅絲網(wǎng)電極的薄片形敏感材料沖切成 鈴形狀，電極位于兩端 用于電阻測試，對敏感材料試樣直接進行拉伸測試，其拉伸電阻_應變曲線如圖3所示。
權(quán)利要求
一種用于拉伸變形測試的敏感材料，其特征是采用液態(tài)硅橡膠、短切碳纖維、導電炭黑、納米SiO2、固化劑及偶聯(lián)劑為原料，質(zhì)量配比如下液態(tài)硅橡膠100份；短切碳纖維10～50份；導電炭黑0～2份；納米SiO20～5份；固化劑3～5.8份；偶聯(lián)劑0.4～0.8份。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的用于拉伸變形測試的敏感材料，其特征是所述的固化劑采用二丁基二月桂酸錫。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的用于拉伸變形測試的敏感材料，其特征是所述偶聯(lián)劑的型號為 KH-550 或 KH-560。
4.一種如權(quán)利要求1所述用于拉伸變形測試敏感材料的制備方法，其特征在于步驟 如下(1)按質(zhì)量配比分別稱取液態(tài)硅橡膠、短切碳纖維、導電炭黑、納米SiO2、固化劑和偶聯(lián)劑；(2)先將液態(tài)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(xù)攪拌20 40min后，再依次加入偶聯(lián)劑和固化劑，繼續(xù)攪拌1 2min；(4)然后將容器放入真空箱內(nèi)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，便得到用于拉伸變形測試的 敏感材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及的用于拉伸變形測試的敏感材料及其制備方法，采用液態(tài)硅橡膠、短切碳纖維、導電炭黑、納米SiO2、固化劑及偶聯(lián)劑為原料，在常溫、常壓下，依次將各原料攪拌混合、抽真空去除氣泡、制模而成。所得到的用于拉伸變形測試的敏感材料具有良好的柔韌性、拉伸模量非常小，在測試時不會影響到測試結(jié)構(gòu)或者測試材料的變形；同時具有較高的敏感性及性能穩(wěn)定性，其制作方法簡單，原材料來源較廣，制作敏感材料的成本低。
文檔編號C08K3/04GK101914290SQ201010255729
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者劉卓典, 周國慶, 廖波, 梁恒昌, 趙光思 申請人:中國礦業(yè)大學