CN101525469B - 力敏环氧树脂基复合材料 - Google Patents
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Abstract
力敏环氧树脂基复合材料，它涉及环氧树脂基复合材料。它解决了现有力敏环氧树脂基复合材料的力敏灵敏度低和力敏环氧树脂基复合材料脆性大的问题。本发明力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.1～0.5份固化剂和2.2～7.5份镍粉制成。本发明中力敏环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，在压力为0.2～12.5MPa范围内，复合材料压敏的体积电阻率变化率的绝对值达25.71％～99.93％，拉敏的体积电阻率变化率的绝对值达99.71％，材料力敏灵敏度高，脆性小，变形能力强，且粘结性好，加工方便。
Description
技术领域
本发明涉及环氧树脂基复合材料。
背景技术
聚合物(橡胶或环氧树脂)掺加导电填料所制得的复合材料不仅具有良好的导电性，而且其导电性有时还会受到外场(电场、温度场、力场等)变化的影响而具有力敏(压敏和拉敏)、温敏、湿敏、非线性等功能(或智能)特性，此类复合材料的应用已遍布航空航天、电子电气、计算机、建筑和医疗等领域。相对于橡胶基的力敏聚合物复合材料，环氧树脂基复合材料由于基体材料变形能力低于橡胶，所以其力敏性能的灵敏度较低。
Xiaojun Wang等在1997年制备了碳纤维掺加环氧树脂的拉敏性能，Joung-Man Park等在2007年制备了镍纳米线环氧树脂基复合材料的拉敏性能，季小勇等在2007年通过掺加35％～52.5％(质量分数)直径为123nm的喷雾炭黑制备了压敏性能的环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，在压力为12.5MPa时压敏的体积电阻率变化率的绝对值不超过3％；以上制备的力敏环氧树脂基复合材料感知特性的力敏灵敏度较低，而且制备力敏环氧树脂基复合材料所采用的基体材料，即环氧树脂脆性比较大，导致力敏环氧树脂基复合材料的脆性较大，变形能力弱。
发明内容
本发明目的是为了解决现有力敏环氧树脂基复合材料的力敏灵敏度低和力敏环氧树脂基复合材料脆性大的问题，而提供力敏环氧树脂基复合材料。
力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.1～0.5份固化剂和2.2～7.5份镍粉制成；其中环氧树脂为通用环氧树脂、柔韧性环氧树脂、弹性环氧树脂中一种或几种的混合；固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或树脂类固化剂。
本发明中力敏环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，在压力为0.2～12.5MPa范围内，复合材料的体积电阻率变化率的绝对值达25.71％～99.93％；本发明中力敏环氧树脂基复合材料，拉敏的体积电阻率变化率的绝对值达99.71％；材料力敏灵敏度高，脆性小，变形能力强，且粘结性好，加工方便。
附图说明
图1为具体实施方式二中力敏环氧树脂基复合材料的体积电阻率与拉应变曲线图；图2为具体实施方式二中力敏环氧树脂基复合材料的体积电阻率与压应力曲线图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.1～0.5份固化剂和2.2～7.5份镍粉制成；其中环氧树脂为通用环氧树脂、柔韧性环氧树脂、弹性环氧树脂中一种或几种的混合；固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或树脂类固化剂。
本实施方式中环氧树脂的组成为混合物时，各组分间按任意比例混合。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比由1份环氧树脂、0.3份固化剂和2.6份镍粉制成。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中环氧树脂为弹性环氧树脂。
本实施方式中的力敏环氧树脂基复合材料，经检测，结果如图1所示，力敏环氧树脂基复合材料的拉敏灵敏度高，拉敏的体积电阻率变化率的绝对值为99.71％，且脆性小，变形能力强；如图2所示，力敏环氧树脂基复合材料的压敏灵敏度高，压敏的体积电阻率变化率的绝对值为99.93％。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比由1份环氧树脂、0.2份固化剂和6份镍粉制成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比由1份环氧树脂、0.4份固化剂和5.88份镍粉制成。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中环氧树脂按质量份数比由6份通用环氧树脂和4份柔韧性环氧树脂组成。
本实施方式中的力敏环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，结果如表1所示，在压力为12.5 MPa时压敏的体积电阻率变化率的绝对值为25.71％，力敏环氧树脂基复合材料的力敏灵敏度高。
表1
| 应力(MPa) | 0 | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 12.5 |
| 电阻率变化率(％) | 0 | -4.79 | -10.52 | -16.00 | -20.74 | -25.71 |
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比由1份环氧树脂、0.4份固化剂和6.3份镍粉制成。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中环氧树脂按质量份数比由4份通用环氧树脂和6份柔韧性环氧树脂组成。
本实施方式中的力敏环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，结果如表2所示，在压力为12.5MPa时压敏的体积电阻率变化率的绝对值为69.98％，力敏环氧树脂基复合材料的力敏灵敏度高。
表2
| 应力(MPa) | 0 | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 12.5 |
| 电阻率变化率(％) | 0 | -25.41 | -44.92 | -59.34 | -67.26 | -69.98 |
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是镍粉的粒径为2～7μm。其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
本实施方式中镍粉为导电组分，镍粉表面为刺球状，表面的刺为纳米级。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是镍粉的粒径为2.2～2.8μm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是镍粉的粒径为3～7μm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六不同的是镍粉的粒径为5μm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一、二、三、四、五、七、八或九不同的是力敏环氧树脂基复合材料还包括白炭黑；其中白炭黑与环氧树脂的质量比为0.002～0.030∶1。其它与具体实施方式一、二、三、四、五、七、八或九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是白炭黑与环氧树脂的质量比为0.008～0.012∶1。其它与具体实施方式十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十不同的是白炭黑与环氧树脂的质量比为0.01∶1。其它与具体实施方式十相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十不同的是白炭黑与环氧树脂的质量比为0.004∶1。其它与具体实施方式十相同。
本实施方式中环氧树脂按质量份数比由6份通用环氧树脂和4份柔韧性环氧树脂组成。
本实施方式中环氧树脂、固化剂和镍粉的质量份数比为1∶0.4∶5.6。
本实施方式中的力敏环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，结果如表3所示，在压力为12.5MPa时压敏的体积电阻率变化率的绝对值为33.26％，力敏环氧树脂基复合材料的力敏灵敏度高。
表3
| 应力(MPa) | 0 | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 12.5 |
| 电阻率变化率(％) | 0 | -6.70 | -14.90 | -22.46 | -27.75 | -33.26 |
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十不同的是白炭黑与环氧树脂的质量比为0.015∶1。其它与具体实施方式十相同。
具体实施方式十五：本实施方式力敏环氧树脂基复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取1份环氧树脂、0.1～0.5份固化剂和2.2～7.5份镍粉；二、在室温下用高速搅拌器和超声波处理仪将称取的原料混合，得复合物；三、将复合物倒入模具中，然后放入真空箱内脱气处理20min，然后在室温至140℃的条件下固化1～24h，即得力敏环氧树脂基复合材料；其中步骤一中环氧树脂为通用环氧树脂、柔韧性环氧树脂、弹性环氧树脂中一种或几种的混合；步骤一中固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或树脂类固化剂。
具体实施方式十六：本实施方式力敏环氧树脂基复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取1份环氧树脂、0.1～0.5份固化剂和2.2～7.5份镍粉，再按白炭黑与环氧树脂的质量比为0.002～0.030∶1称取白炭黑；二、在室温下用高速搅拌器和超声波处理仪将称取的原料与固化剂混合，得复合物；三、将复合物倒入模具中，然后放入真空箱内脱气处理20min，然后在室温至140℃的条件下固化1～24h，即得力敏环氧树脂基复合材料；其中步骤一中环氧树脂为通用环氧树脂、柔韧性环氧树脂、弹性环氧树脂中一种或几种的混合；步骤一中固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或树脂类固化剂。
具体实施方式十七：本实施方式力敏环氧树脂基复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取1份环氧树脂、0.3份固化剂和5.2份镍粉，再按白炭黑与环氧树脂的质量比为0.01∶1称取白炭黑；二、在室温下用高速搅拌器和超声波处理仪将称取的原料混合，得复合物；三、将复合物倒入模具中，然后放入真空箱内脱气处理20min，然后在60℃的条件下固化12h，即得力敏环氧树脂基复合材料；其中步骤一中环氧树脂为柔韧性环氧树脂；步骤一中固化剂为胺类固化剂。
本实施方式中制备所得力敏环氧树脂基复合材料，单轴压缩时，在压力为12.5 MPa时复合材料压敏的体积电阻率变化率的绝对值为40.58％，材料力敏灵敏度高，脆性小，变形能力强。
Claims (7)
1.力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.1～0.5份固化剂和2.2～7.5份镍粉制成；其中环氧树脂为通用环氧树脂、柔韧性环氧树脂、弹性环氧树脂中一种或几种的混合；固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或树脂类固化剂；镍粉的粒径为2.2～2.8μm；力敏环氧树脂基复合材料还包括白炭黑，白炭黑与环氧树脂的质量比为0.002～0.030∶1。
2.根据权利要求1所述的力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.3份固化剂和2.6份镍粉制成。
3.根据权利要求1所述的力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.2份固化剂和6份镍粉制成。
4.根据权利要求1所述的力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于力敏环氧树脂基复合材料按质量份数比主要由1份环氧树脂、0.4份固化剂和5.88份镍粉制成。
5.根据权利要求1所述的力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于白炭黑与环氧树脂的质量比为0.008～0.012∶1。
6.根据权利要求1所述的力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于白炭黑与环氧树脂的质量比为0.004∶1。
7.根据权利要求1所述的力敏环氧树脂基复合材料，其特征在于白炭黑与环氧树脂的质量比为0.015∶1。
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| 韩宝忠，韩宝国，张坤，马凤莲，冯涛.镍粉粒子形态对硅橡胶基复合材料拉敏性能的影响.《稀有金属材料与工程》.2008,第37卷(第12期),2226-2230. * |
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