[发明专利]检测填料分散状态的试样及其制备方法与使用方法

说明书

本发明公开了一种检测填料分散状态的试样，用于检测高聚物复合材料中填料分散状态；试样包括高聚物复合材料与用于对高聚物复合材料施加载荷的加载装置；高聚物复合材料经加载装置加载产生形变后通过定位机构定位在加载装置上，使得高聚物复合材料保持形变，从而高聚物复合材料与加载装置形成试样内核；试样内核包裹在由固化剂固化形成的固化体中。本发明还提供了一种制备方法：对高聚物复合材料加载使其产生形变，利用定位机构保持高聚物复合材料在加载装置上的形变，形成试样内核，对试样内核进行固化。本发明还提供了一种使用方法，对试样切片，在原子力显微镜下观察切片。本发明能简单有效地测试不同载荷条件下复合材料中填料形态和分散状态。

技术领域

本发明属于材料表征方法领域，具体涉及一种检测载荷变化时高聚物复合材料内填料分布情况的变化。

背景技术

高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物，又称高分子或大分子等。高聚物材料在使用时往往需要加入其它的填料对高聚物进行补强，形成强度更高的高聚物复合材料。例如：汽车轮胎用胎面胶的制备就需在天然橡胶、丁苯橡胶、顺式异戊橡胶等生胶胶料中加入大量炭黑，以提高其物理机械性能。而填料在高聚物基体中的分散状态对于高聚物复合材料的性能会产生较大影响。为了弄清填料的补强机制，最直观、有效的方式是观测填料在高聚物基体中的分散状态。目前，观测填料分散状态最常用的方法就是对高聚物复合材料冷冻切片，再利用扫描电镜、原子力显微镜、透射电镜等仪器对其检测。然而，目前的方法均是在高聚物复合材料没有受载荷的情况下进行的。而对于某些高聚物复合材料，其服役条件会受载，甚至受到变载荷。例如，在汽车行驶时，汽车轮胎就受到周期性变载荷作用。如要对汽车轮胎中填料补强的机制进行分析，就需要对受载荷条件下填料的分散状态进行评价。目前还没有一种简单、有效的方法能测定高聚物复合材料在受到不同力的状态下，基体中填料的分散状态。因此，如能设计一种能方便实现对受载条件下填料在高聚物基体中分散状态观测的方法，对于分析填料的补强机理，推测高聚物复合材料在使用过程中的一些力学性能具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种检测填料分散状态的试样，解决现有技术中还没有对在受载荷下高聚物复合材料中填料分散状态进行检测的技术问题，能够用于实现对受载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的检测，使得检测过程简单方便。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种检测填料分散状态的试样，用于检测高聚物复合材料中填料分散状态；所述试样包括高聚物复合材料与用于对高聚物复合材料施加载荷的加载装置；高聚物复合材料经加载装置加载产生形变后通过定位机构定位在加载装置上，使得高聚物复合材料保持形变，从而高聚物复合材料与加载装置形成试样内核；所述试样内核包裹在由固化剂固化形成的固化体中。

优选的，所述加载装置包括一根支撑棒，所述支撑棒两端均连接有用于夹持高聚物复合材料的支撑夹头，所述加载装置还包括能够对支撑夹头进行定位的定位机构；两个支撑夹头能够沿着支撑棒相对移动以调节相互间距。

优选的，所述加载装置的支撑棒为螺杆，所述支撑夹头包括螺纹连接在支撑棒上的一对螺母与设置在该对螺母之间的用于夹持高聚物复合材料的一对夹片；所述夹片一端穿套在支撑棒上，另一端沿垂直于支撑棒轴线的方向延伸。

优选的，所述加载装置的支撑棒为两端均沿长度方向设有若干定位孔的光杆，支撑夹头包括滑动套接在支撑棒上的带插孔的套筒，所述插孔的轴线与套筒的轴线垂直；所述套筒上还连接有用于夹持高聚物复合材料的夹持部，所述夹持部垂直于套筒轴线；所述定位机构包括能够从套筒的插孔内插入支撑棒上的定位孔的插销。

本发明还提供了一种制备上述试样的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用加载装置对高聚物复合材料进行加载，使得高聚物复合材料发生形变；

步骤2：利用定位机构将高聚物复合材料定位在加载装置上，使得高聚物复合材料保持形变，从而高聚物复合材料与加载装置形成试样内核；