[发明专利]一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种敏感材料及其制备方法，尤其是一种适用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法。

背景技术：

在诸多工程领域中，如结构工程、水利工程、交通工程、岩土工程及桥梁工程等，其材料或结构都会存在拉伸变形情况，而对这些变形的监测将直接关系到工程的安全性。目前测试拉伸变形的方法大致有机械测试方法、应变仪测试法和应变片电测法等几种，采用的仪器分别为千分表、应变仪和应变片等。

千分表法测试法误差较大，使用较不方便；应变仪测试法和应变片电测法一般都是用于小应变下的变形测试，而对于较大的变形测试，一般都需采用其他辅助方法，也带来了不便。为此，开发一种能够满足较大变形测试的敏感材料作为制作传感器敏感元件的材料是必要的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种原材料来源较广、成本低，制备方法简单、试验效果好的用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法。

技术方案：本发明用于拉伸变形测试的敏感材料采用液态硅橡胶、短切碳纤维、导电炭黑、纳米SiO₂、固化剂及偶联剂为原料，质量配比如下：

液态硅橡胶：100份；

短切碳纤维：10～50份；

导电炭黑：0～2份；

纳米SiO₂：0～5份；

固化剂：3～5.8份；

偶联剂：0.4～0.8份。

所述的固化剂采用二丁基二月桂酸锡；所述偶联剂的型号为KH-550或KH-560。

本发明用于拉伸变形测试敏感材料的制备方法，步骤如下：

(1)按质量配比分别称取液态硅橡胶、短切碳纤维、导电炭黑、纳米SiO₂、固化剂和偶联剂；

(2)先将液态硅橡胶倒入容器中进行搅拌，边搅拌边依次缓慢加入导电炭黑、短切碳纤维、纳米SiO₂；

(3)继续搅拌20～40min后，再依次加入偶联剂和固化剂，继续搅拌1～2min；

(4)然后将容器放入真空箱内抽真空3～5分钟，去除气泡；

(5)最后将容器中的混合液注入模具，在室温下固化成型，得到用于拉伸变形测试的敏感材料。

有益效果：为了更好的提高敏感材料的柔韧性能，提高其变形测试敏感性，本发明选用固化后较柔软，拉伸模量非常小的液态硅橡胶作为基体材料；纳米SiO₂的加入可以提高材料的稳定性能，抗老化等性能；短切碳纤维作为主要的导电相可以明显提高其敏感性能，即其电阻率随变形明显变化的性能；偶联剂KH-550或KH-560的加入特别是KH-550的加入能明显提高敏感材料的固化成型速度。主要优点如下：

1、本发明的敏感材料柔韧性好，拉伸模量非常小，在测试时不会影响到测试结构或者测试材料的变形；

2、本发明采用状短切碳纤维作为主要的导电相，使敏感材料电阻值随变形变化非常敏感；

3、由于硅橡胶具有较高的弹性，所以在较大变形下，本发明的敏感材料都具有较好的敏感性；

4、本发明敏感材料的原材料来源较广，成本较理想；

5、本发明的敏感材料的制备方法较简单，使用的加工设备也较简单，大大降低了制作敏感材料的成本。

6、本发明的敏感材料制备工艺，可根据需要调节制作周期，固化剂、偶联剂加入量的增加及固化环境温度的提高都将大大减小固化成型的时间。

附图说明

图1是本发明的用于拉伸变形测试的敏感材料实例一的拉伸电阻-应变曲线；

图2是本发明的用于拉伸变形测试的敏感材料实例二的拉伸电阻-应变曲线

图3是本发明的用于拉伸变形测试的敏感材料实例三的拉伸电阻-应变曲线。

具体实施方式

实施例一、按质量配比称量：

液态硅橡胶：100份；

0.2mm短切短切碳纤维：50份；

导电炭黑：0份；

纳米SiO₂：0份；

固化剂：5.5份；

偶联剂：0.4份；

制作步骤如下：

(1)分别质量配比称取100份的液态硅橡胶、50份的0.2mm短切短切碳纤维、5.5份的固化剂(二丁基二月桂酸锡)和0.4份的偶联剂(KH-550)；

(2)先将100份的液态硅橡胶加入搅拌机中进行搅拌，搅拌速度约为1200r/min；

(3)然后缓慢加入50份的0.2mm短切短切碳纤维，继续搅拌；