CN102924906A - 压阻特性的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有压阻特性的复合材料，包括树脂及分散在所述树脂中的金属化纤维，所述树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种，所述金属化纤维包括纤维及形成在所述纤维表面的金属镀层，所述金属镀层的材料选自铜及铜镍合金中的至少一种，所述纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种。上述具有压阻特性的复合材料的成本较低。本发明还提供一种具有压阻特性的复合材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有压阻特性的复合材料及其制备方法。
背景技术
现代科技的发展，使得土木工程结构和基础设施的规模日益大型化和复杂化，为了保证其在服役过程中安全可靠地工作，对重要工程结构的实时在线健康监测显得越来越重要。传统的点式电测方法，由于电阻应变片难以埋入、存活率低、捕捉范围小，而超声波和放射线照相术等无损检测技术具有一定的局限性，混凝土等基体的微开裂等损伤不能被及时地探测到，系统的稳定性和耐久性都不能很好地满足工程实际的需要。
把碳纤维增强树脂基复合材料作为一种传感器应用于结构工程中，可通过监测电阻率的变化，实现对这些结构或建筑的应力场及温度场的监测，确保结构的安全运行，从而实现智能一体化结构。碳纤维增强树脂基复合材料在一定载荷下，其电阻随着压力有一定的变化，通过测量电阻的变化可检测碳纤维增强树脂基复合材料的损伤情况，并预测致命性的破坏。然而，碳纤维较为昂贵，从而限制了应用。
发明内容
基于此，有必要提供一种成本较低的具有压阻特性的复合材料及其制备方法。
一种具有压阻特性的复合材料，包括树脂及分散在所述树脂中的金属化纤维，所述树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种，所述金属化纤维包括纤维及形成在所述纤维表面的金属镀层，所述金属镀层的材料选自铜及铜镍合金中的至少一种，所述纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述金属化纤维与所述树脂的质量比为1:19~4:1。
一种具有压阻特性的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
在纤维表面镀金属镀层制备金属化纤维，所述纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种，所述金属镀层的材料选自铜、铜镍合金及铜镍磷合金中的至少一种；及
将所述金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料，所述树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述金属化纤维与所述树脂的质量比为1:19~4:1。
在其中一个实施例中，在所述纤维表面镀金属镀层时先将对所述进行敏化处理再将所述纤维浸入化学镀液内30分钟~60分钟以形成金属镀层。
在其中一个实施例中，对所述纤维进行敏化处理时将所述纤维浸入敏化液中3分钟~10分钟，所述敏化液含有氯化亚锡及氯化氢，所述氯化亚锡的浓度为30g/L~50g/L，所述氯化氢的浓度为30ml/L~50ml/L。
在其中一个实施例中，对所述纤维进行敏化处理之后、将所述纤维浸入化学镀液内之前将所述纤维浸入活化液中进行活化处理，所述活化液为含有氯化钯及氯化钠的溶液，所述活化液中氯化钯的浓度为0.2g/L~0.5g/L，所述氯化钠的浓度为50g/L~100g/L。
在其中一个实施例中，对所述纤维进行敏化处理之前先将所述纤维浸入氟化铵溶液进行粗化处理，所述氟化铵溶液中氟化铵的浓度为200g/L~300g/L。
在其中一个实施例中，所述金属镀层的材料为铜，所述化学镀液为含有硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、亚铁氰化钾及甲醛的溶液，所述化学镀液的溶剂由乙醇与水以质量比1:9~3：7混合形成，所述硫酸铜的浓度为10g/L~25g/L，所述乙二胺四乙酸二钠的浓度为50g/L~70g/L，所述亚铁氰化钾的浓度为10mg/L~30mg/L，所述甲醛溶液的浓度为10ml/L~25ml/L。
在其中一个实施例中，所述金属镀层的材料为铜镍合金，所述化学镀液为含有硫酸镍、硫酸铜、次亚磷酸钠及柠檬酸钠的溶液，所述硫酸镍的浓度为20g/L~40g/L，所述硫酸铜的浓度为0.5g/L~2g/L，所述次亚磷酸钠的浓度为10g/L~30g/L，所述柠檬酸钠的浓度为10g/L~30g/L。
上述具有压阻特性的复合材料及其制备方法中，具有压阻特性的复合材料包括树脂及分散在树脂中的金属化纤维，金属化纤维具有优越的导电性，可以提高具有压阻特性的复合材料的灵敏性，且金属化纤维价格低廉使得具有压阻特性的复合材料的成本较低。
附图说明
图1为一实施方式的具有压阻特性的复合材料的制备方法的流程图；
图2为一实施方式中四线法测试具有压阻特性的复合材料的压阻特性的装置示意图；
图3为对比例1制备的碳纤维增强树脂基复合材料的电阻和应力随时间变化曲线；
图4为实施例1制备的具有压阻特性的复合材料的样条的电阻和应力随时间变化曲线；
图5为实施例1及对比例1制备的具有压阻特性的复合材料的样条的电阻变化率-应力测试图；
图6为实施例2及对比例2制备的具有压阻特性的复合材料的样条的电阻变化率-应力测试图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一实施方式的具有压阻特性的复合材料，包括树脂及分散在树脂中的金属化纤维。
树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种。
金属化纤维包括纤维及形成在所述纤维表面的金属镀层。金属镀层的材料选自铜及铜镍合金中的至少一种。纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种。
优选的，固化剂为二次乙基三胺。
优选的，环氧树脂与固化剂的质量比为10:1。
优选的，金属化纤维与树脂的质量比为1:19~4:1。
上述具有压阻特性的复合材料包括树脂及分散在树脂中的金属化纤维，金属化纤维具有优越的导电性，可以提高复合材料压阻灵敏性，且金属化纤维价格低廉使得具有压阻特性的复合材料的成本降低。
请参阅图1，上述具有压阻特性的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110、对纤维进行净化处理。
纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种。
本实施方式中，对纤维进行净化处理是为了除去纤维表面的油脂和润滑剂，使其表面能够被水浸润，为后续的处理做准备。净化处理时，可以将纤维放入水中进行清洗，也可以使用合适的洗涤剂进行清洗，最后用蒸馏水再次清洗即可。当然，如果纤维的表面较为清洁，则步骤S110可以省略。
步骤S120、对纤维进行粗化处理。
本实施方式中，将纤维浸入氟化铵溶液中进行粗化处理。优选的，氟化铵溶液中氟化铵的浓度为200g/L~300g/L。
优选的，将纤维浸入氟化铵溶液中3～5分钟进行粗化处理。
粗化处理是对纤维进行腐蚀，增大纤维表面的微观粗糙度和接触面积以及亲水能力，以方便纤维在敏化及活化过程中附着催化中心离子，同时也可以提高纤维表面与金属镀层之间的结合力。可以理解，当纤维表面本身粗糙度符合要求时，步骤S120可以省略。
步骤S130、对纤维进行敏化处理。
本实施方式中，将纤维浸入敏化液中进行敏化处理。
优选的，敏化液含有氯化亚锡及氯化氢，氯化亚锡的浓度为30g/L~50g/L，氯化氢的浓度为30ml/L~50ml/L。
优选的，将纤维浸入敏化液中3分钟~7分钟进行敏化处理。
敏化处理是为了是纤维表面吸附一层具有还原性的物质，以便在后续的活化处理时通过还原反应使纤维表面附着一层金属薄层。
步骤S140、对纤维进行活化处理。
本实施方式中，活化液为含有氯化钯及氯化钠的溶液，活化液中氯化钯的浓度为0.2g/L~0.5g/L，氯化钠的浓度为50g/L~100g/L。
优选的，将纤维浸入活化液中5分钟~8分钟进行活化处理。
该步骤中，将经敏化处理后的纤维浸入含有催化活性的贵金属化合物的活化液中，进行再处理，使纤维表面生成一层具有催化活性的贵金属层，从而成为化学镀的成核中心。
步骤S150、在纤维表面镀制金属镀层制备金属化纤维。
金属镀层的材料选自铜及铜镍合金中的至少一种。
优选的，将纤维浸入化学镀液中以在纤维表面镀制金属镀层。
当金属镀层的材料为铜时，化学镀液为含有硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、亚铁氰化钾及甲醛的溶液，化学镀液的溶剂由乙醇与水以质量比1:9混合形成，硫酸铜的浓度为10g/L~25g/L，乙二胺四乙酸二钠的浓度为50g/L~70g/L，亚铁氰化钾的浓度为10mg/L~30mg/L，甲醛的浓度为10ml/L~25ml/L。优选的，镀膜时，化学镀液的温度为40℃~65℃，pH值为10~13。其中，硫酸铜是主盐，提供铜离子，甲醛为还原剂。
当金属镀层的材料为铜镍合金时，化学镀液为含有硫酸镍、硫酸铜、次亚磷酸钠及柠檬酸钠的溶液，硫酸镍的浓度为20g/L~40g/L，硫酸铜的浓度为0.5g/L~2g/L，次亚磷酸钠的浓度为10g/L~30g/L，柠檬酸钠的浓度为10g/L~30g/L。优选的，镀膜时，用氨水调节化学镀液的pH值为11~13，放入纤维镀制20分钟~60分钟。
进一步的，在纤维表面镀制金属镀层制备金属化纤维后，将金属化纤维用蒸馏水洗涤后在90℃下真空干燥1小时。
步骤S160、将金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料。
树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种。
优选的，金属化纤维与树脂的质量比为1:19~4:1。
优选的，将金属化纤维与树脂混合均匀并压制成型得到具有压阻特性的复合材料。
优选的，将混合均匀的金属化纤维及树脂混合后在模具中制成需要尺寸的样条，压出金属化纤维和树脂之间的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极，成型后，将样品放入烘箱中在70℃~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银浆，再在120℃下固化两个小时。
使用时，采用四线法测试具有压阻特性的复合材料的电阻值，并使用数据采集器记录复合材料电阻值，当植入复合材料的结构工程如钢筋混凝土梁开裂时，应力发生改变，此时复合材料的电阻值发生突变时，从而可以对结构工程进行监测。
上述具有压阻特性的复合材料的制备方法较为简单；具有压阻特性的复合材料包括树脂及分散在树脂中的金属化纤维，金属化纤维具有优越的导电性，可以提高复合材料压阻灵敏性，且金属化纤维价格低廉使得具有压阻特性的复合材料的成本较低。
以下结合具体实施例来进一步说明。
实施例1
1、对玻璃纤维进行净化处理。将玻璃纤维放入水中进行清洗。
2、对玻璃纤维进行粗化处理。将玻璃纤维浸入浓度为200g/L的氟化铵溶液中5分钟进行粗化处理。
3、对玻璃纤维进行敏化处理。本实施方式中，将玻璃纤维浸入敏化液中5分钟进行敏化处理，其中氯化亚锡的浓度为20g/L，氯化氢的浓度为30ml/L。
4、对玻璃纤维进行活化处理。活化液为含有氯化钯、氯化钠溶液，活化液中氯化钯的浓度为0.3g/L，氯化钠的浓度为50g/L，将玻璃纤维浸入活化液中5分钟进行活化处理。
5、在玻璃纤维表面镀制铜层。将玻璃纤维浸入化学镀液中以在玻璃纤维表面镀制铜层。化学镀液为含有硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、亚铁氰化钾及甲醛的溶液，化学镀液的溶剂由乙醇与水以质量比1:9混合形成，硫酸铜的浓度为15g/L，乙二胺四乙酸二钠的浓度为60g/L，亚铁氰化钾的浓度为20mg/L，甲醛的浓度为15ml/L。镀膜时，化学镀液的温度为50℃，pH值为12。在纤维表面镀制金属镀层后，将金属化纤维用蒸馏水洗涤后在90℃下真空干燥1小时。
6、将金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料并压制成型得到样条。将混合均匀的金属化纤维及含有二次乙基三胺的环氧树脂混合后在模具中制成需要尺寸的样条，金属化纤维在含有二次乙基三胺的环氧树脂中的质量含量为10％，二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1:10，压出金属化纤维和树脂之间的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极，成型后，将样品放入烘箱中在70℃~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银浆，再在120℃下固化两个小时。
对比例1
将本身即具有优良导电性能的碳纤维长纤维与树脂混合，采用手糊成型的方法在模具中制备与实施例1同样尺寸的具有压阻特性的复合材料样条。碳纤维在复合材料中的质量含量为10％，固化剂二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1：10，压出复合材料中的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极。冷却成型后，将样品放入烘箱中在70~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银胶，再在120℃下固化两个小时。
实施例2
1、对玻璃纤维进行净化处理。将玻璃纤维放入水中进行清洗。
2、对玻璃纤维进行粗化处理。将玻璃纤维浸入浓度为300g/L的氟化铵溶液中3分钟进行粗化处理。
3、对玻璃纤维进行敏化处理。本实施方式中，将玻璃纤维浸入敏化液中8分钟进行敏化处理，其中氯化亚锡的浓度为30g/L，氯化氢的浓度为40ml/L。
4、对玻璃纤维进行活化处理。活化液为含有氯化钯、氯化钠溶液，活化液中氯化钯的浓度为0.5g/L，氯化钠的浓度为80g/L.将玻璃纤维浸入活化液中3分钟进行活化处理。
5、在玻璃纤维表面镀制铜层。将玻璃纤维浸入化学镀液中以在玻璃纤维表面镀制铜层。化学镀液为含有硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、亚铁氰化钾及甲醛的溶液，化学镀液的溶剂由乙醇与水以质量比1:9混合形成，硫酸铜的浓度为15g/L，乙二胺四乙酸二钠的浓度为60g/L，亚铁氰化钾的浓度为20mg/L，甲醛的浓度为25ml/L。镀膜时，化学镀液的温度为50℃，pH值为11。放入纤维镀30分钟，在纤维表面镀制金属镀层后，将金属化纤维用蒸馏水洗涤后在90℃下真空干燥1小时。
6、将金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料并压制成型得到样条。将混合均匀的金属化纤维及含有二次乙基三胺的环氧树脂混合后在模具中制成需要尺寸的样条，金属化纤维在含有二次乙基三胺的环氧树脂中的质量含量为10％，二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1:10，压出金属化纤维和树脂之间的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极，成型后，将样品放入烘箱中在70℃~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银浆，再在120℃下固化两个小时。
对比例2
将本身即具有优良导电性能的碳纤维长纤维与树脂混合，采用手糊成型的方法在模具中制备与实施例1同样尺寸的具有压阻特性的复合材料样条。碳纤维在复合材料中的质量含量为10％，固化剂二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1：10，压出复合材料中的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极。冷却成型后，将样品放入烘箱中在70~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银胶，再在120℃下固化两个小时。
实施例3
1、对聚酯纤维进行净化处理。通常将聚酯纤维放入水中进行清洗。
2、对聚酯纤维进行粗化处理。将聚酯纤维浸入浓度为300g/L的氟化铵溶液中5分钟进行粗化处理。
3、对聚酯纤维进行敏化处理。本实施方式中，将玻璃纤维浸入敏化液中5分钟进行敏化处理，其中氯化亚锡的浓度为30g/L，氯化氢的浓度为50ml/L。
4、对聚酯纤维进行活化处理。活化液为含有氯化钯、氯化钠的活化液中5分钟进行活化处理，氯化钯的浓度为0.4g/L，氯化钠的浓度为100g/L。
5、在聚酯纤维表面镀制铜镍合金层。将聚酯纤维浸入化学镀液中以在聚酯纤维表面镀制铜镍合金层。化学镀液为含有硫酸镍、硫酸铜、次亚磷酸钠及柠檬酸钠的溶液，硫酸镍的浓度为40g/L，硫酸铜的浓度为2g/L，次亚磷酸钠的浓度为30g/L，柠檬酸钠的浓度为30g/L。优选的，镀膜时，用氨水调节化学镀液的pH值为12，在85℃的水浴预热5分钟，放入纤维镀45分钟。在纤维表面镀制金属镀层后，将金属化纤维用蒸馏水洗涤后在70℃下真空干燥1小时。
6、将金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料并压制成型得到样条。将混合均匀的金属化纤维及含有二次乙基三胺的环氧树脂混合后在模具中制成需要尺寸的样条，金属化纤维在含有二次乙基三胺的环氧树脂中的质量含量为20％，二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1:10，压出金属化纤维和树脂之间的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极，成型后，将样品放入烘箱中在70℃~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银浆，再在120℃下固化两个小时。
对比例3
将本身即具有优良导电性能的碳纤维长纤维与树脂混合，采用手糊成型的方法在模具中制备与实施例1同样尺寸的具有压阻特性的复合材料样条。碳纤维在复合材料中的质量含量为20％，固化剂二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1：10，压出复合材料中的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极。冷却成型后，将样品放入烘箱中在70~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银胶，再在120℃下固化两个小时。
实施例4
1、对玻璃纤维进行净化处理。将玻璃纤维放入水中进行清洗。
2、对玻璃纤维进行粗化处理。将玻璃纤维浸入浓度为250g/L的氟化铵溶液中5分钟进行粗化处理。
3、对玻璃纤维进行敏化处理。本实施方式中，将玻璃纤维浸入敏化液中8分钟进行敏化处理，其中氯化亚锡的浓度为20g/L，氯化氢的浓度为40ml/L。
4、对玻璃纤维进行活化处理。活化液为含有氯化钯、氯化钠的活化液中5分钟进行活化处理，氯化钯的浓度为0.5g/L，氯化钠的浓度为100g/L。
5、在玻璃纤维表面镀制铜镍合金层。将玻璃纤维浸入化学镀液中以在玻璃纤维表面镀制铜镍合金层。化学镀液为含有硫酸镍、硫酸铜、次亚磷酸钠及柠檬酸钠的溶液，硫酸镍的浓度为40g/L，硫酸铜的浓度为2g/L，次亚磷酸钠的浓度为30g/L，柠檬酸钠的浓度为20g/L。优选的，镀膜时，用氨水调节化学镀液的pH值为12，在85℃的水浴预热5分钟，放入纤维镀45分钟。在纤维表面镀制金属镀层后，将金属化纤维用蒸馏水洗涤后在90℃下真空干燥1小时。
6、将金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料并压制成型得到样条。将混合均匀的金属化纤维及含有二次乙基三胺的环氧树脂混合后在模具中制成需要尺寸的样条，金属化纤维与含有二次乙基三胺的环氧树脂的质量含量为30%，二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1∶10，压出金属化纤维和树脂之间的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极，成型后，将样品放入烘箱中在70℃~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银浆，再在120℃下固化两个小时。
实施例5
1、对玻璃纤维进行净化处理。将玻璃纤维放入水中进行清洗。
2、对玻璃纤维进行粗化处理。将玻璃纤维浸入浓度为300g/L的氟化铵溶液中1分钟进行粗化处理。
3、对玻璃纤维进行敏化处理。本实施方式中，将玻璃纤维浸入敏化液中5分钟进行敏化处理，其中氯化亚锡的浓度为20g/L，氯化氢的浓度为50ml/L。
4、对玻璃纤维进行活化处理。活化液为含有氯化钯、氯化钠的活化液中5分钟进行活化处理，氯化钯的浓度为0.5g/L，氯化钠的浓度为100g/L。
5、在玻璃纤维表面镀制铜镍合金层。将玻璃纤维浸入化学镀液中以在玻璃纤维表面镀制铜镍合金层。化学镀液为含有硫酸镍、硫酸铜、次亚磷酸钠及柠檬酸钠的溶液，硫酸镍的浓度为40g/L，硫酸铜的浓度为2g/L，次亚磷酸钠的浓度为30g/L，柠檬酸钠的浓度为30g/L。优选的，镀膜时，用氨水调节化学镀液的pH值为13，在85℃的水浴预热5分钟，放入纤维镀60分钟。在纤维表面镀制金属镀层后，将金属化纤维用蒸馏水洗涤后在90℃下真空干燥1小时。
6、将金属化纤维与树脂混合均匀得到具有压阻特性的复合材料并压制成型得到样条。将混合均匀的金属化纤维及含有二次乙基三胺的环氧树脂混合后在模具中制成需要尺寸的样条，金属化纤维与含有二次乙基三胺的环氧树脂的质量含量为15％，二次乙基三胺与环氧树脂的质量比为1:10，压出金属化纤维和树脂之间的气泡，并向两端的纤维中插入铜丝作为电极，成型后，将样品放入烘箱中在70℃~80℃下固化2小时，将试样的两个待测面磨平并均匀的涂刷一层导电银浆，再在120℃下固化两个小时。
将实施例1~2及对比例1~2制备的具有压阻特性的复合材料制成的样条采用图2中的装置利用四线法测试电阻，测试结果如图3~图6所示。图2中样品即为实施例1~2或对比例1~2制备的具有压阻特性的复合材料制成的样条。
从图3及图4可以看出，镀铜玻纤增强环氧树脂基复合材料在断裂瞬间，其电阻发生突变，且在断裂前，其电阻由于内部纤维的断裂出现波动现象。这说明镀铜玻纤增强环氧树脂基复合材料具有较为敏感的压阻特性。相同纤维含量的复合材料，镀铜玻纤的复合材料比碳纤维的导电性能更好。
从图5及图6可以看出，同样质量含量的碳纤维和镀铜玻纤，镀铜玻纤增强树脂基复合材料均比碳纤维增强树脂基复合材料的电阻变化率大，说明镀铜玻纤增强树脂基复合材料压阻灵敏性更好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种具有压阻特性的复合材料，其特征在于，包括树脂及分散在所述树脂中的金属化纤维，所述树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种，所述金属化纤维包括纤维及形成在所述纤维表面的金属镀层，所述金属镀层的材料选自铜及铜镍合金中的至少一种，所述纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的具有压阻特性的复合材料，其特征在于，所述金属化纤维与所述树脂的质量比为1:19~4:1。
3.一种具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在纤维表面镀金属镀层制备金属化纤维，所述纤维选自玻璃纤维及聚酯纤维中的至少一种，所述金属镀层的材料选自铜、铜镍合金及铜镍磷合金中的至少一种；及
将所述金属化纤维与树脂混合均匀得到压阻特性的复合材料，所述树脂选自尼龙、含有固化剂的环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属化纤维与所述树脂的质量比为1:19~4:1。
5.根据权利要求3所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，在所述纤维表面镀金属镀层时先将对所述进行敏化处理再将所述纤维浸入化学镀液内30分钟~60分钟以形成金属镀层。
6.根据权利要求5所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，对所述纤维进行敏化处理时将所述纤维浸入敏化液中3分钟~10分钟，所述敏化液含有氯化亚锡及氯化氢，所述氯化亚锡的浓度为30g/L~50g/L，所述氯化氢的浓度为30ml/L~50ml/L。
7.根据权利要求5所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，对所述纤维进行敏化处理之后、将所述纤维浸入化学镀液内之前将所述纤维浸入活化液中进行活化处理，所述活化液为含有氯化钯及氯化钠的溶液，所述活化液中氯化钯的浓度为0.2g/L~0.8g/L，所述氯化钠的浓度为50g/L~100g/L。
8.根据权利要求5所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，对所述纤维进行敏化处理之前先将所述纤维浸入氟化铵溶液进行粗化处理，所述氟化铵溶液中氟化铵的浓度为200g/L~300g/L。
9.根据权利要求5所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属镀层的材料为铜，所述化学镀液为含有硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、亚铁氰化钾及甲醛的溶液，所述化学镀液的溶剂由乙醇与水以质量比1:9~3：7混合形成，所述硫酸铜的浓度为10g/L~25g/L，所述乙二胺四乙酸二钠的浓度为50g/L~70g/L，所述亚铁氰化钾的浓度为10mg/L~30mg/L，所述甲醛溶液的浓度为10ml/L~25ml/L。
10.根据权利要求5所述的具有压阻特性的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属镀层的材料为铜镍合金，所述化学镀液为含有硫酸镍、硫酸铜、次亚磷酸钠及柠檬酸钠的溶液，所述硫酸镍的浓度为20g/L~40g/L，所述硫酸铜的浓度为0.5g/L~2g/L，所述次亚磷酸钠的浓度为10g/L~30g/L，所述柠檬酸钠的浓度为10g/L~30g/L。
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