CN101914290A - 一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法 - Google Patents
一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101914290A CN101914290A CN 201010255729 CN201010255729A CN101914290A CN 101914290 A CN101914290 A CN 101914290A CN 201010255729 CN201010255729 CN 201010255729 CN 201010255729 A CN201010255729 A CN 201010255729A CN 101914290 A CN101914290 A CN 101914290A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensitive material
- tensile deformation
- coupling agent
- deformation test
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010998 test method Methods 0.000 title description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 18
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 12
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及的用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法，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，在常温、常压下，依次将各原料搅拌混合、抽真空去除气泡、制模而成。所得到的用于拉伸变形测试的敏感材料具有良好的柔韧性、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；同时具有较高的敏感性及性能稳定性，其制作方法简单，原材料来源较广，制作敏感材料的成本低。
Description
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；
(4)搅拌约30分钟后，依次加入0.4份的偶联剂(KH-550)和5.5份的固化剂，继续搅拌2分钟；
(5)再将混合液放入真空箱抽真空3分钟，去除气泡；
(6)最后将混合液浇注入模具，室温成型，固化时间约为6小时。
为便于拉伸测试，把敏感材料制作成薄片形，并在浇注时在模具中放入两条条形铜丝网作为导电电极，使敏感材料与铜丝网电极固化为一体。
待固化后，将带有铜丝网电极的薄片形敏感材料冲切成哑铃形状，电极位于两端进行电阻测试，将敏感材料试样的两端粘贴于弹性橡胶条上，进行拉伸测试，其拉伸电阻-应变曲线如图1所示。
实施例二、按质量配比称量：
液态硅橡胶：100份；
0.2mm短切短切碳纤维：35份；
导电炭黑：1份；
纳米SiO2：1份；
固化剂：5.5份；
偶联剂：0.6份；
制作步骤为：
(1)分别按质量配比称取100份的液态硅橡胶、35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0.6份偶联剂(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1500r/min；
(3)然后缓慢加入1份导电炭黑，再缓慢加入35份0.2mm短切短切碳纤维，继续搅拌；
(4)搅拌约40分钟后，依次加入0.6份的偶联剂(KH-550)和5.5份的固化剂，继续搅拌约3分钟；
(5)再将混合液放入真空箱抽真空4分钟，去除气泡；
(6)最后将混合液浇注入模具，室温成型，固化时间约为6小时。
为便于拉伸测试，把敏感材料制作成薄片形，并在浇注时在模具中放入两条条形铜丝网作为导电电极，使敏感材料与铜丝网电极固化为一体。
待固化后，将带有铜丝网电极的薄片形敏感材料冲切成哑铃形状，电极位于两端用于电阻测试，将敏感材料试样的两端粘贴于弹性橡胶条上，进行拉伸测试，其拉伸电阻-应变曲线如图2所示。
实施例三、按质量配比称量：
液态硅橡胶：100份；
0.6mm短切短切碳纤维：10份；
导电炭黑：0.5份；
纳米SiO2：2份；
固化剂：3份；
偶联剂：0.4份。
制作步骤为：
(1)分别按质量配比称取100份的液态硅橡胶、10份的0.6mm短切短切碳纤维、3份的固化剂(二丁基二月桂酸锡)和0.4份的偶联剂(KH-550)；
(2)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1500r/min；
(3)然后缓慢加入10份的0.6mm短切短切碳纤维，再加入2份的纳米SiO2，继续搅拌；
(4)搅拌约40分钟后，依次加入0.4份的偶联剂(KH-550)和3份的固化剂(二丁基二月桂酸锡)，继续搅拌约3分钟；
(5)再将混合液放入真空箱抽真空4分钟，去除气泡；
(6)最后将混合液浇注入模具，室温固化成型，固化时间约为10小时。
为便于拉伸测试，把敏感材料制作成薄片形，并在浇注时在模具中放入两条条形铜丝网作为导电电极，使敏感材料与铜丝网电极固化为一体。
待固化后，将带有铜丝网电极的薄片形敏感材料冲切成哑铃形状，电极位于两端用于电阻测试，对敏感材料试样直接进行拉伸测试，其拉伸电阻-应变曲线如图3所示。
Claims (4)
1.一种用于拉伸变形测试的敏感材料，其特征是：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。
2.根据权利1所述的用于拉伸变形测试的敏感材料，其特征是：所述的固化剂采用二丁基二月桂酸锡。
3.根据权利1所述的用于拉伸变形测试的敏感材料，其特征是：所述偶联剂的型号为KH-550或KH-560。
4.一种如权利要求1所述用于拉伸变形测试敏感材料的制备方法，其特征在于：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，便得到用于拉伸变形测试的敏感材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010255729 CN101914290A (zh) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | 一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010255729 CN101914290A (zh) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | 一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101914290A true CN101914290A (zh) | 2010-12-15 |
Family
ID=43321951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010255729 Pending CN101914290A (zh) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | 一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101914290A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277439A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-27 | 中国矿业大学 | 一种土工三轴试验试样径向变形测试装置及方法 |
| CN105352426A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-02-24 | 中国矿业大学 | 可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜及其使用方法 |
| CN108593156A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-28 | 中山米来机器人科技有限公司 | 一种新型电子触觉皮肤的制备方法 |
| CN109082930A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-25 | 陕西科技大学 | 一种传感器用应变敏感材料及其制备方法 |
| CN109735111A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-05-10 | 上海衣页信息科技有限公司 | 一种高导电粘性加成型导电硅橡胶及制备方法 |
| CN109810508A (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-28 | 上海人赢网络科技有限公司 | 一种用于服装测量的导电硅橡胶及其应用和制备方法 |
| CN111732836A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-10-02 | 东南大学 | 一种用于高速铁路无砟轨道板健康状况实时监测的传感器材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101186715A (zh) * | 2007-11-23 | 2008-05-28 | 清华大学 | 超薄柔顺导电高分子敏感膜及其制备方法 |
| JP2008303091A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Teijin Ltd | 熱伝導性セメント |
-
2010
- 2010-08-13 CN CN 201010255729 patent/CN101914290A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008303091A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Teijin Ltd | 熱伝導性セメント |
| CN101186715A (zh) * | 2007-11-23 | 2008-05-28 | 清华大学 | 超薄柔顺导电高分子敏感膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《复合材料学报》 20020430 姚武等 碳纤维水泥基材料的机敏特性研究 第49页摘要 1-4 第19卷, 第2期 2 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105352426A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-02-24 | 中国矿业大学 | 可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜及其使用方法 |
| CN105352426B (zh) * | 2015-10-08 | 2018-02-06 | 中国矿业大学 | 可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜及其使用方法 |
| CN105277439A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-01-27 | 中国矿业大学 | 一种土工三轴试验试样径向变形测试装置及方法 |
| CN109810508A (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-28 | 上海人赢网络科技有限公司 | 一种用于服装测量的导电硅橡胶及其应用和制备方法 |
| CN108593156A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-28 | 中山米来机器人科技有限公司 | 一种新型电子触觉皮肤的制备方法 |
| CN109082930A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-25 | 陕西科技大学 | 一种传感器用应变敏感材料及其制备方法 |
| CN109082930B (zh) * | 2018-08-09 | 2021-05-18 | 陕西科技大学 | 一种传感器用应变敏感材料及其制备方法 |
| CN109735111A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-05-10 | 上海衣页信息科技有限公司 | 一种高导电粘性加成型导电硅橡胶及制备方法 |
| CN111732836A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-10-02 | 东南大学 | 一种用于高速铁路无砟轨道板健康状况实时监测的传感器材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101914290A (zh) | 一种用于拉伸变形测试的敏感材料及其制备方法 | |
| CN110243276A (zh) | 一种应用于指关节的可拉伸应力应变传感器及制备方法 | |
| CN110726364B (zh) | 一种具有应变隔离效应的柔性应变传感器 | |
| CN107941386A (zh) | 基于透明生物材料的柔性力触觉传感器、敏感元件及其制备方法 | |
| CN113150371A (zh) | 一种pdms海绵基应变传感器及制备方法 | |
| CN106441380A (zh) | 一种三维石墨烯应变传感器的制备方法 | |
| CN112679755B (zh) | 一种MXene增强的双网络自愈合导电水凝胶的制备方法 | |
| CN109631743A (zh) | 一种基于石墨烯纳米银的柔性应变传感器及其制备方法 | |
| CN103163285A (zh) | 一种测定水泥混凝土内部相对湿度和温度的装置 | |
| CN113733697A (zh) | 一种高灵敏度宽传感范围的柔性复合薄膜及其应用 | |
| CN111073024B (zh) | 一种多孔介电材料及其制备方法、电容式压力传感器 | |
| CN113155602B (zh) | 测量干缩条件下混凝土松弛模量及约束应力的方法 | |
| CN111990985A (zh) | 压力传感器及其制备方法、应用和颅内压检测设备 | |
| CN103759867B (zh) | 凸起式柔软压敏元件及其研制方法 | |
| CN110849510B (zh) | 一种压力应力传感器的制备方法及其应用 | |
| CN211147739U (zh) | 卧式罐测量装置及卧式罐 | |
| CN113308015B (zh) | 一种3d打印压感器件的制备方法 | |
| CN203011771U (zh) | 面团拉伸仪 | |
| CN108680190A (zh) | 利用溶菌酶焊接的自支撑银薄膜制备的柔性电子传感器及制备方法 | |
| CN110132122A (zh) | 基于全柔性大应变传感器的固体发动机药柱应变测量方法 | |
| CN211904513U (zh) | 一种混凝土三轴应力测量装置 | |
| CN113916417B (zh) | 一种新型柔性应力传感器及其制备方法 | |
| CN109810508A (zh) | 一种用于服装测量的导电硅橡胶及其应用和制备方法 | |
| CN108638467B (zh) | 一种基于无线传输技术的注塑机锁模力监测系统 | |
| CN117740040A (zh) | 一种应变压力传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20101215 |