本發(fā)明屬于壓力測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料及其配比方法。

背景技術(shù)：

在風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)中，測(cè)壓孔測(cè)壓是一種常規(guī)的壓力測(cè)量技術(shù)，但是該種測(cè)壓技術(shù)無法獲得高分辨率連續(xù)的模型表面摩擦力分布信息，而且傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量技術(shù)只能依賴于動(dòng)態(tài)壓力傳感器，該種傳感器成本高昂、不易安裝、操作不便，非常不利于氣動(dòng)研究人員分析模型的氣動(dòng)力狀態(tài)。

氣動(dòng)研究人員通過對(duì)模型表面的壓力分布情況進(jìn)行分析，可以能深入地了解流動(dòng)現(xiàn)象的本質(zhì)和機(jī)理，確定氣流在模型上附著的位置、出現(xiàn)激波和旋渦的位置以及氣流分離的位置和分離的方式與特點(diǎn)，為合理地解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供依據(jù)，有助于建立、完善和發(fā)展新的空氣動(dòng)力學(xué)理論，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)做出合理的優(yōu)化。

近些年基于醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展起來壓力敏感涂料技術(shù)突破了原有測(cè)壓孔這種離散式測(cè)量方法的局限，單次試驗(yàn)車次可以獲得模型表面連續(xù)的壓力分布。壓力敏感涂料根據(jù)測(cè)量頻率可以分為常規(guī)穩(wěn)態(tài)壓力敏感涂料和動(dòng)態(tài)壓力敏感涂料(亦稱為快響應(yīng)壓力敏感涂料)，根據(jù)涂料中熒光探針的種類又可以分為單分量壓力敏感涂料和多分量壓力敏感涂料。

但是現(xiàn)有壓力敏感涂料成本較高，且難以通過公開渠道獲得，特別是其配方更難以確定，無法滿足國內(nèi)逐漸擴(kuò)大的壓力敏感涂料測(cè)量的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：針對(duì)以上需求，本發(fā)明公開了一種單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料。

另外，本發(fā)明還提供了所述單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料的配比方法。

一種單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料，其包括壓力敏感探針、高分子粘接劑、填料、有機(jī)溶劑，其中，上述配比為：壓力敏感探針質(zhì)量：高分子粘接劑質(zhì)量：填料質(zhì)量：有機(jī)溶劑體積＝10±0.1mg：1.2±0.01g：2.8±0.01g：40±1ml。

壓力敏感探針為鉑基四五弗代苯基卟啉。

高分子粘接劑為FIB，由甲基丙烯酸七氟代丁酯和甲基丙烯酸六氟異丙酯聚合而成。

填料為二氧化鈦，粒徑在百納米級(jí)。

有機(jī)溶劑為三氟甲苯。

一種單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料配比方法，其包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)權(quán)利要求1所述的配比，稱量相應(yīng)量的高分子聚合物FIB、壓力敏感探針、二氧化鈦填料，并量取有機(jī)溶劑，然后將有機(jī)溶劑倒入離心管中；

步驟二：將高分子聚合物FIB投入離心管內(nèi)的有機(jī)溶劑中，密封離心管，搖晃或振蕩或轉(zhuǎn)動(dòng)離心管至高分子聚合物FIB完全溶解；

步驟三：再將壓力敏感探針投入離心管中，密封離心管，搖晃或振蕩或轉(zhuǎn)動(dòng)離心管至壓力敏感探針完全溶解；

步驟四：將二氧化鈦投入離心管中，密封離心管，搖晃或振蕩離心管至二氧化鈦填料混合均勻，得到單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.可以實(shí)現(xiàn)1kHz的高頻動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量。

2.粘接劑為高分子聚合物FIB，具有溫度敏感度低、氧溶解度高的特點(diǎn)。

3.壓力敏感探針為PtTFPP，該探針壓力敏感度高于其它同類壓力敏感探針。

4.填補(bǔ)國內(nèi)快速響應(yīng)壓力敏感涂料的空白。

5.配比簡(jiǎn)單、方便、快捷，成本低廉。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料包括壓力敏感探針、高分子粘接劑、填料、有機(jī)溶劑，其中，上述配比為：壓力敏感探針質(zhì)量：高分子粘接劑質(zhì)量：填料質(zhì)量：有機(jī)溶劑體積＝10±0.1mg：1.2±0.01g：2.8±0.01g：40±1ml。

其中，本實(shí)施例中，優(yōu)選的配比是壓力敏感探針質(zhì)量：高分子粘接劑質(zhì)量：填料質(zhì)量：有機(jī)溶劑體積配比為：10mg：1.2g：2.8g：40ml。

所述壓力敏感探針為鉑基四五弗代苯基卟啉，CAS號(hào)為109781-47-7，為一種卟啉類鉑金屬絡(luò)合物，是一種高密度顆粒物，低溫下遮光密閉保存，具有很強(qiáng)的感光特性和氧猝滅特性，用于氧含量的檢測(cè)。

所述高分子粘接劑為FIB，由甲基丙烯酸七氟代丁酯(CAS號(hào)為13695-31-3)和甲基丙烯酸六氟異丙酯(CAS號(hào)為3063-94-3)聚合而成，完全干燥狀態(tài)下為白色粉末，半干燥狀態(tài)下為晶體狀具有一定粘彈性的膠體，為壓敏涂料體系中的高分子粘接劑，具有良好的粘接、成膜、氧溶解能力，用于壓敏涂料中作為高分子粘接劑包裹壓敏探針和填料，在涂料干燥固化后表現(xiàn)出成膜特性。

所述填料為二氧化鈦，粒徑在百納米級(jí)，微觀情況下，該粒徑的二氧化鈦在涂料體系中表現(xiàn)為固體微粒，用于將壓力敏感探針吸附于表面，增加涂層中氧分子與壓力敏感探針碰撞的幾率，該粒徑的二氧化鈦表現(xiàn)出最佳的吸附碰撞效果，增加涂料的壓力敏感特性及壓力響應(yīng)特性，大于該尺寸的二氧化鈦填料會(huì)破壞涂層的成膜效果，小于該尺寸的二氧化鈦將降低涂料的壓力敏感特性和壓力響應(yīng)特性。

所述有機(jī)溶劑為三氟甲苯，CAS號(hào)為：372-38-3，可以快速溶解高分子粘接劑FIB，且在三氟甲苯溶劑中溶解的FIB高分子對(duì)于涂料體系中的壓力敏感探針和填料二氧化鈦具有良好的包裹能力。此外，該有機(jī)溶劑表現(xiàn)出良好的揮發(fā)特性，涂料經(jīng)噴涂后流平成膜的過程中有機(jī)溶劑逐漸蒸發(fā)，形成良好的涂層薄膜。此外為保證涂料中FIB高分子的粘接和氧滲透能力，只能選用含氟可溶解FIB的有機(jī)溶劑，但是其它含氟溶劑因?yàn)檎舭l(fā)特性不同，無法表現(xiàn)出三氟甲苯溶液體系的快速成膜效果。

下面介紹本發(fā)明單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料配比方法的具體實(shí)施步驟為：

步驟一：依照試驗(yàn)?zāi)Ｐ痛郎y(cè)量區(qū)域的面積及涂料配方預(yù)估原料用量；

步驟二：用電子天平稱量高分子聚合物FIB，精度需高于1％；

步驟三：用量筒量取有機(jī)溶劑，精度需高于1％，然后倒入離心管中；

步驟四：將高分子聚合物FIB投入離心管內(nèi)的有機(jī)溶劑中，使用封口膜密封離心管，搖晃或振蕩離心管至FIB完全溶解；

步驟五：用電子分析天平稱取壓力敏感探針，精度需高于1％；；

步驟六：將壓力敏感探針投入離心管中，使用封口膜封好離心管，搖晃或振蕩離心管至壓力敏感探針完全溶解；

步驟七：用電子天平稱量二氧化鈦填料，精度需高于1％；

步驟八：將二氧化鈦投入離心管中，使用封口膜封好離心管，搖晃或振蕩離心管至二氧化鈦填料混合均勻；

步驟九：如果配好的涂料儲(chǔ)存時(shí)間過長，重復(fù)步驟八。

壓力敏感探針必須在FIB完全溶解后才可以混入，如此才可以實(shí)現(xiàn)高分子FIB高分子對(duì)探針分子的良好包裹，在探針完全溶解后再投入二氧化鈦振蕩至二氧化鈦均勻分散，使其對(duì)溶液體系中的壓力敏感探針分子進(jìn)行均勻的吸附，所以在新配制的涂料中，必須嚴(yán)格按照上述各成分投入順序進(jìn)行制備。

本發(fā)明單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料在使用時(shí)，用丙酮擦拭模型表面待測(cè)區(qū)域并清潔空氣噴槍，待丙酮完全揮發(fā)后，使用連接高壓無油純凈氣源的空氣噴槍將涂料均勻噴涂至模型待測(cè)區(qū)域；完成噴涂后使用丙酮清潔空氣噴槍；完成噴涂的模型室溫下干燥1小時(shí)，然后65℃環(huán)境下固化1小時(shí)；將模型安裝到風(fēng)洞中進(jìn)行吹風(fēng)試驗(yàn)，獲取有效試驗(yàn)圖像。

本發(fā)明采用特定配比獲得單分量快響應(yīng)壓力敏感涂料適用于測(cè)量頻率不高于1KHz的高低速風(fēng)洞(或其它高低速流場(chǎng)工況)動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量試驗(yàn)，亦可應(yīng)用于常規(guī)穩(wěn)態(tài)壓力測(cè)量試驗(yàn)，壓力靈敏度高達(dá)0.7％/kPa，填補(bǔ)國內(nèi)1kHz量級(jí)快速響應(yīng)壓力敏感涂料的空白，同時(shí)配比簡(jiǎn)單、方便、快捷，成本低廉，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。