CN106752583A - 一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料配方及配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压力测试技术，具体涉及一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料及其配比方法。本发明多孔式单分量快响应压力敏感涂料由活性层涂料和屏蔽层涂料组成。其中，活性层涂料由压力敏感探针、有机溶剂按照一定比例制备而成。所述屏蔽层涂料由高分子粘接剂、填料、溶剂按一定比例混合制备而成。使用时先喷屏蔽层涂料，然后在其上喷涂活性层涂料，得到本发明多孔式单分量快响应压力敏感涂料。本发明采用特定配比获得的多孔式单分量快响应压力敏感涂料适用于测量频率不高于20kHz的高低速风洞(或其它高低速工况下)动态压力测量试验，填补国内快速响应压力敏感涂料的空白，同时配比简单、方便、快捷，成本低廉，具有较大的实际应用价值。

Description

一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料配方及配制方法
技术领域
本发明属于压力测量技术，具体涉及一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料配方及其配制方法。
背景技术
在风洞试验技术中，测压孔测压是一种常规的压力测量技术，但是该种测压技术无法获得高分辨率连续的模型表面摩擦力分布信息，而且传统的动态压力测量技术只能依赖于动态压力传感器，该种传感器成本高昂、不易安装、操作不便，非常不利于气动研究人员分析模型的气动力状态。
气动研究人员通过对模型表面的压力分布情况进行分析，可以能深入地了解流动现象的本质和机理，确定气流在模型上附着的位置、出现激波和旋涡的位置以及气流分离的位置和分离的方式与特点，为合理地解释实验数据提供依据，有助于建立、完善和发展新的空气动力学理论，并根据试验结果对模型的气动力设计做出合理的优化。
近些年基于医学技术发展起来压力敏感涂料技术突破了原有测压孔这种离散式测量方法的局限，单次试验车次可以获得模型表面连续的压力分布。压力敏感涂料根据测量频率可以分为常规稳态压力敏感涂料和动态压力敏感涂料(亦称为快响应压力敏感涂料)。
但是现有压力敏感涂料成本较高，且难以通过公开渠道获得，特别是其配方更难以确定，无法满足国内逐渐扩大的压力敏感涂料测量的需求。
发明内容
本发明目的是：针对以上需求，本发明公开了一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料。
另外，本发明还提供了所述多孔式单分量快响应压力敏感涂料的配制方法。
一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其由活性层涂料和屏蔽层涂料组成，其中，活性层涂料由压力敏感探针、有机溶剂组成，屏蔽层涂料由高分子粘接剂、填料、溶剂组成。
所述活性层涂料配比为，压力敏感探针：有机溶剂＝0.01％～0.1％，单位是mg/ml。
所述屏蔽层涂料配比为，高分子粘接剂：填料：溶剂＝1g±0.01g：15g±0.1g：30ml±0.1ml
所述压力敏感探针为铂基四五弗代苯基卟啉。
所述有机溶剂为三氟甲苯。
所述高分子粘接剂为纯丙乳液。
所述填料为二氧化钛，粒径在百纳米级。
一种基于所述多孔式单分量快响应压力敏感涂料配方的配制方法，先清洁模型表面待测区域，再将屏蔽层喷涂于模型表面待测区域，并干燥；对干燥的屏蔽层区域进行活性层喷涂，形成多孔式单分量快响应压力敏感涂料。
屏蔽层涂料配制具有如下步骤：
步骤一：称量高分子粘接剂，量取溶剂蒸馏水，然后将溶剂和高分子粘接剂倒入容器中；
步骤二：搅拌至高分子粘接剂完全溶解；
步骤三：称量填料二氧化钛并倒入溶剂中；
步骤四：搅拌至填料均匀分散，得到屏蔽层涂料。
活性层涂料配制过程如下：
步骤一：量取有机溶剂三氟甲苯，将该有机溶剂倒入带盖的四氟乙烯瓶中；
步骤二：称量压力敏感探针，将探针投入四氟乙烯瓶中；
步骤三：将四氟乙烯瓶加盖密封，轻轻摇晃至探针完全溶解得到活性层涂料。
本发明的优点是：
1.可以实现20kHz的高频动态压力测量。
2.粘接剂为纯丙乳液，成本低，耐候性好。
3.压力敏感探针为PtTFPP，该探针压力敏感度高于其它同类压力敏感探针。
4.填补国内快速响应压力敏感涂料的空白。
5.配比简单、方便、快捷，成本低廉。
具体实施方式
本发明多孔式单分量快响应压力敏感涂料由活性层涂料和屏蔽层涂料组成，其中，活性层涂料由压力敏感探针、有机溶剂组成，屏蔽层涂料由高分子粘接剂、填料、溶剂组成。
所述活性层涂料配比为，压力敏感探针：有机溶剂＝0.01％～0.1％，单位是mg/ml。
所述屏蔽层涂料配比为，高分子粘接剂：填料：溶剂＝1g±0.01g：15g±0.1g：30ml±0.1ml。
所述压力敏感探针为铂基四五弗代苯基卟啉，CAS号为109781-47-7，为一种卟啉类铂金属络合物，是一种高密度颗粒物，低温下遮光密闭保存，具有很强的感光特性和氧猝灭特性，用于氧含量的检测。
所述有机溶剂为三氟甲苯，CAS号为：372-38-3，可以快速溶解压力敏感探针，具有良好的挥发特性，涂料经喷涂后流平成膜的过程中有机溶剂逐渐蒸发，形成良好的涂层薄膜。此外该有机溶剂对干燥固化后的屏蔽层无侵蚀，即固化后的屏蔽层不溶于该有机溶剂。
所述高分子粘接剂为纯丙乳液，该纯丙乳液具有良好的成膜特性，可溶于常见溶剂水，便于清洁，具有良好的耐候性。
所述填料为二氧化钛，粒径在百纳米级，均匀分散于屏蔽层涂料中，在涂层成膜后具有良好的物理隔离效果和荧光反射效果，粒径过大则降低涂层成膜质量，粒径过小则无法形成微观尺度下的多孔效果。
所述溶剂为蒸馏水，为最常见的溶剂，成本低廉，对环境和人体无伤害，此外，水的蒸发速度相对较慢，涂料被喷涂于模型表面后，二氧化钛填料受自身重力影响逐渐在涂层中沉降，形成微观尺度下的孔隙结构。如果选用其它可以溶解纯丙乳液的溶剂，因蒸发速度与水不同将无法形成具有微观孔隙结构的屏蔽层。
本发明多孔式单分量快响应压力敏感涂料配制分成活性层涂料和屏蔽层涂料的配制两部分，其中，屏蔽层涂料配制具有如下步骤：
步骤一：依照试验模型待测量区域的面积及涂料配方预估原料用量；
步骤二：将洁净烧杯放置于电子天平上，称量高分子粘接剂，精度不低于1％；
步骤三：用量筒量取溶剂蒸馏水，精度不低于1％，然后倒入烧杯中；
步骤四：向烧杯中放入洁净磁力搅拌子，将烧杯放置于电磁搅拌器上，搅拌至粘接剂完全溶解；
步骤五：用电子天平称量填料二氧化钛，精度不低于1％，然后倒入烧杯中；
步骤六：搅拌至填料均匀分散；
活性涂料配制具有如下步骤：
步骤一：用量筒量取有机溶剂三氟甲苯，精度需高于1％，将溶剂倒入带盖的四氟乙烯瓶中；
步骤二：用电子分析天平称量压力敏感探针，将探针投入四氟乙烯瓶中；
步骤三：将四氟乙烯瓶加盖密封，轻轻摇晃至探针完全溶解：
在试验中，需要将屏蔽层和活性层结合起来使用才会获得本发明多孔式单分量快响应压力敏感涂料，具体操作步骤如下：
步骤一：用酒精或丙酮清洁模型表面待测区域；
步骤二：待待测区域的酒精或丙酮蒸发完全后，将屏蔽层涂料倒入空气喷枪中；
步骤三：利用空气喷枪将屏蔽层喷涂于模型表面待测区域；
步骤四：完成屏蔽层喷涂的模型室温下干燥1小时，实现屏蔽层涂料的完全干燥；
步骤五：利用大量清水清洗空气喷枪；
步骤六：将活性层涂料倒入空气喷枪中，对完全干燥的屏蔽层区域进行活性层喷涂；
步骤七：完成活性层喷涂的模型室温下干燥半小时，实现活性层涂料的完全干燥；
步骤八：安装模型并进行试验测量，获得相关试验数据；
步骤九：如果模型短期内不进行试验测量，需将模型待测遮光储藏。
本发明采用特定配比获得多孔式单分量快响应压力敏感涂料适用于测量频率不高于20KHz的高低速风洞(或其它高低速工况)动态压力测量试验，亦可应用于常规稳态压力测量试验，压力灵敏度高达0.7％/kPa，填补国内快速响应压力敏感涂料的空白，同时配比简单、方便、快捷，成本低廉，具有较大的实际应用价值。

Claims (10)

1.一种多孔式单分量快响应压力敏感涂料配方，其特征在于：由活性层涂料和屏蔽层涂料组成，其中，屏蔽层涂料由高分子粘接剂、填料、溶剂组成，活性层由压力敏感探针、有机溶剂组成。
2.根据权利要求1所述的多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其特征在于，所述屏蔽层涂料配比为：高分子粘接剂：填料：溶剂＝1g±0.01g：15g±0.1g：30ml±0.1ml。
3.根据权利要求2所述的多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其特征在于，所述活性层涂料配比为：压力敏感探针：有机溶剂＝0.01％～0.1％，单位是mg/ml。
4.根据权利要求3所述的多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其特征在于，所述压力敏感探针为铂基四五弗代苯基卟啉。
5.根据权利要求4所述的多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其特征在于，所述有机溶剂为三氟甲苯。
6.根据权利要求2所述的多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其特征在于：所述高分子粘接剂为纯丙乳液。
7.根据权利要求2所述的多孔式单分量快响应压力敏感涂料，其特征在于：所述填料为二氧化钛，粒径在百纳米级。
8.一种基于权利要求1所述多孔式单分量快响应压力敏感涂料配方的配制方法，其特征在于，先清洁模型表面待测区域，再将屏蔽层喷涂于模型表面待测区域，并干燥；对干燥的屏蔽层区域进行活性层喷涂，形成多孔式单分量快响应压力敏感涂料。
9.根据权利要求8所述多孔式单分量快响应压力敏感涂料配制方法，其特征在于，屏蔽层涂料配制具有如下步骤：
步骤一：称量高分子粘接剂，量取溶剂蒸馏水，然后将溶剂和高分子粘接剂倒入容器中；
步骤二：搅拌至高分子粘接剂完全溶解；
步骤三：称量填料二氧化钛并倒入溶剂中；
步骤四：搅拌至填料均匀分散，得到屏蔽层涂料。
10.根据权利要求8所述多孔式单分量快响应压力敏感涂料配制方法，其特征在于，活性层涂料配制过程如下：
步骤一：量取有机溶剂三氟甲苯，将该有机溶剂倒入带盖的四氟乙烯瓶中；
步骤二：称量压力敏感探针，将探针投入四氟乙烯瓶中；
步骤三：将四氟乙烯瓶加盖密封，轻轻摇晃至探针完全溶解得到活性层涂料。
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