CN115141527B - 一种多层结构压力敏感漆层及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多层结构压力敏感漆层及其制备方法与应用，压力敏感层包括依次层叠设置的压力传感层、第一透明层、第二透明层、温度传感层，压力传感层的材料包括压力敏感漆，第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，温度传感层的材料包括温度敏感漆，压力敏感漆的发射波长与温度敏感漆的发射波长不同，第一高分子聚合物的氧渗透性大于第二高分子聚合物的氧渗透性。本发明提供的压力敏感漆层不具有温度依赖性，将压力敏感漆层中的压力传感层与温度传感层的发光强度作比后，该比值不随温度发生变化，将其应用于表面压力测试时，消除了温度的影响，解决了现有压力敏感漆温度依赖性的问题，测试结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及压力敏感材料技术领域，尤其涉及一种多层结构压力敏感漆层及其制备方法与应用。
背景技术
压力敏感漆是一种非接触无损伤的表面压力测试技术，现已广泛应用于空气动力学测试中。压力敏感漆主要由高分子材料和氧探针分子两部分组成，其工作原理是“氧猝灭”原理。当受到某种特定波长光源照射后，处于基态能级的氧探针分子会吸收能量从基态能级跃迁到激发态能级。处于激发态能级的氧探针分子并不稳定，会以释放光子的形式释放能量，从激发态能级跃迁回基态能级。当处于激发态的氧探针分子与周围的氧分子发生碰撞，氧分子会将氧探针分子的能量转移，使氧探针分子跃迁回基态时无光子产生。因为氧分子在该过程中减弱了氧探针分子的发光强度，所以称为“氧猝灭”原理。根据亨利定律，压力敏感漆高分子材料中氧分子的浓度与压力敏感漆上方的氧分压成正比。压力越大，压力敏感漆高分子材料中氧分子浓度越高，被猝灭的氧探针分子数越多，压力敏感漆的发光强度越弱，即压力敏感漆的发光强度与压力成反比。预先将压力敏感漆发光强度与压力的关系确定下来，就可根据被测模型表面某处压力敏感漆的发光强度得到该处的压力值。
用于压力敏感漆的高分子材料通常具有较高的氧渗透性，因为具有高氧渗透性的高分子材料可以渗透进更多的氧气，使压力敏感漆中氧探针分子与氧分子的碰撞概率变大，压力敏感漆的压力传感性能变高。但在实际测试过程中，被测模型表面与气体之间会发生摩擦使得模型表面的温度发生很大的变化。当温度升高时，氧探针分子的晶格振动加剧，晶格弛豫增强，氧探针分子通过无辐射失活返回到基态的概率变大，压力敏感漆发光强度减弱。导致在相同的压力条件下，温度发生变化时，压力敏感漆的发光强度也会发生变化，压力测试结果出现误差，即压力敏感漆存在温度依赖性。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种压力敏感漆层及其制备方法与应用，旨在解决现有压力敏感漆存在温度依赖性、导致压力测试结果不准确的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种多层结构压力敏感漆层，其中，包括依次层叠设置的压力传感层、第一透明层、第二透明层、温度传感层，所述压力传感层的材料包括压力敏感漆，所述第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，所述第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，所述温度传感层的材料包括温度敏感漆，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，所述第一高分子聚合物的氧渗透性大于所述第二高分子聚合物的氧渗透性。
可选地，所述压力敏感漆由对叔丁基苯乙烯、甲基丙烯酸三氟乙酯中的一种或两种与可聚合氧探针分子聚合得到。
可选地，所述可聚合氧探针分子选自
中的至少一种。
可选地，所述第一高分子聚合物选自聚硅氧烷类高分子聚合物、聚甲基丙烯酸三氟乙酯、醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸异丁酯中的至少一种。
可选地，所述第二高分子聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯基甲基酮中的至少一种。
可选地，所述温度敏感漆包括温度敏感探针分子，所述温度敏感探针分子选自二萘嵌苯、三(邻菲罗啉)钌中的至少一种。
可选地，所述温度敏感漆还包括高分子粘结剂，所述高分子粘结剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯基甲基酮中的至少一种。
本发明的第二方面，提供一种本发明如上所述的多层结构压力敏感漆层的制备方法，包括步骤：
提供基底；
在所述基底上形成温度传感层；
在所述温度传感层上形成第二透明层；
在所述第二透明层上形成第一透明层；
在所述第一透明层上形成压力敏感漆层，剥离基底后，得到所述多层结构压力敏感漆层；
所述压力传感层的材料包括压力敏感漆，所述第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，所述第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，所述温度传感层的材料包括温度敏感漆，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，所述第一高分子聚合物的氧渗透性大于所述第二高分子聚合物的氧渗透性。
本发明的第三方面，提供一种本发明如上所述的多层结构压力敏感漆层在物体表面压力测试中的应用。
可选地，所述应用的方法包括步骤：
提供待测模型；
将多层结构压力敏感漆层覆盖在所述待测模型表面，使得所述多层结构压力敏感漆层中的温度传感层与所述待测模型接触；
测定所述多层结构压力敏感漆层中压力传感层的发光强度与所述多层结构压力敏感漆层中温度传感层的发光强度的比值，并根据预先测定的所述比值与表面压力的关系，测得所述待测模型表面压力。
有益效果：本发明提供一种多层结构压力敏感漆层，所述多层结构压力敏感漆层不具有温度依赖性，具体地，将多层结构压力敏感漆层中的压力传感层与温度传感层的发光强度作比后，该比值不随温度发生变化，将其应用于表面压力测试时，能够消除温度的影响，解决了现有压力敏感漆温度依赖性的问题，使得压力测试结果更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例中多层结构压力敏感漆层的结构示意图。
图2为本发明实施例1-5中进行压力和温度传感性能测试时采用的测试装置的结构示意图。
图3为本发明实施例3中P2的压力传感测试结果。
图4为本发明实施例1-5中制备得到的P1-P5在20℃时的发光强度与压力的关系曲线。
图5为本发明实施例3中P2的温度传感测试结果。
图6为本发明实施例1-5中制备得到的P1-P5在100kPa时的发光强度与温度的关系曲线。
图7为本发明实施例6中温度敏感漆的压力传感测试结果。
图8为本发明实施例6中温度敏感漆的发光强度与压力的关系曲线。
图9为本发明实施例6中温度敏感漆的温度传感测试结果。
图10为本发明实施例6中温度敏感漆的发光强度与温度的关系曲线。
图11为本发明实施例7中多层结构压力敏感漆层覆盖在表面涂覆有底漆的铝板表面的结构示意图。
图12为本发明实施例7中多层结构压力敏感漆层在150kPa，温度分别为10℃、30℃、50℃时的压力传感测试结果。
图13为本发明实施例7中多层结构压力敏感漆层发光强度与压力的关系曲线。
具体实施方式
本发明提供一种多层结构压力敏感漆层及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明实施例提供一种多层结构压力敏感漆层，如图1所示，包括依次层叠设置的压力传感层、第一透明层、第二透明层、温度传感层，所述压力传感层的材料包括压力敏感漆，所述第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，所述第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，所述温度传感层的材料包括温度敏感漆，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，所述第一高分子聚合物的氧渗透性大于所述第二高分子聚合物的氧渗透性。
本实施例中，本发明提供一种多层结构压力敏感漆层，所述多层结构压力敏感漆层不具有温度依赖性，具体地，将多层结构压力敏感漆层中的压力传感层与温度传感层的发光强度作比后，该比值不随温度发生变化，将其应用于表面压力测试时，测试结果不受温度影响，解决了现有压力敏感漆温度依赖性的问题，使得压力测试结果更加准确。
一般来说，压力敏感漆中的材料具有高氧渗透性，如直接将温度敏感漆和压力敏感漆堆叠(即将压力传感层和温度传感层直接层叠设置)，两敏感漆之间的传感性能可能会受到影响。本实施例在压力传感层和温度传感层之间放置了两透明层(第一透明层和第二透明层)。第一透明层包括第一高分子聚合物，其为高氧渗透性材料，能够将压力传感层与温度传感层隔开，以防止压力传感层中压力敏感漆的氧渗透性受影响。第二透明层包括第二高分子聚合物，其为低氧渗透性材料，能够将温度传感层与第一透明层隔开，以防止温度传感层中的温度敏感漆的传感性能受到影响。本实施方式中，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，更有利于压力传感层与温度传感层发光强度的测定，避免两者相互干扰(若两者的发射波长相同，对其发光强度测定时会产生干扰，导致测试结果不准确)。
在一种实施方式中，所述压力敏感漆由对叔丁基苯乙烯(tBs)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)中的一种或两种与可聚合氧探针分子聚合得到。本实施方式中，所述压力敏感漆由对叔丁基苯乙烯(tBs)与可聚合氧探针分子聚合得到；或，所述压力敏感漆由对叔丁基苯乙烯(tBs)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)与可聚合氧探针分子聚合得到；或，所述压力敏感漆由甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)与可聚合氧探针分子聚合得到。
在一种实施方式中，所述压力敏感漆由对叔丁基苯乙烯(tBs)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)中的一种或两种与可聚合氧探针分子在引发剂作用下，聚合得到。进一步地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈(AIBN)，但不限于此。
在一种实施方式中，所述可聚合氧探针分子选自PtTFPP-MA(五氟四苯基卟啉铂)、PtTPP-MA中的至少一种。
所述PtTFPP-MA的结构式为：
所述PtTPP-MA的结构式为：
在一种实施方式中，所述第一高分子聚合物选自聚硅氧烷类高分子聚合物、聚甲基丙烯酸三氟乙酯、醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸异丁酯中的至少一种，但不限于此。这些高氧渗透性材料能够将压力传感层与温度传感层隔开，以防止压力传感层中压力敏感漆的氧渗透性受影响。
在一种实施方式中，所述聚硅氧烷类高分子聚合物选自单羟基聚二甲基硅氧烷，但不限于此。
在一种实施方式中，所述第二高分子聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯基甲基酮中的至少一种。这些低氧渗透性材料能够将温度传感层与第一透明层隔开，以防止温度传感层中的温度敏感漆的传感性能受到影响。
在一种实施方式中，所述温度敏感漆包括温度敏感探针分子，所述温度敏感探针分子的发射波长与所述可聚合氧探针分子的发射波长不同，两者的发射波长不同，更以更好地利用所述多层结构压力敏感漆以实现表面压力的准确测定。
在一种实施方式中，所述温度敏感漆包括温度敏感探针分子，所述温度敏感探针分子选自二萘嵌苯、三(邻菲罗啉)钌中的至少一种。温度敏感探针的工作原理是一种包含无辐射失活过程的“热猝灭”。当温度敏感探针分子受到激发光激发后，会从基态跃迁到激发态。但处于激发态的温度敏感探针分子并不稳定，会以发出磷光(或荧光)的形式释放能量跃迁回基态。若周围环境温度升高，温度敏感探针分子晶格振动增强，通过无辐射失活跃迁回基态的概率增加，发光强度减弱。温敏探针分子的发光强度会随着温度的升高而降低，因此称为“热猝灭”。本实施方式中，所述的温度敏感探针与所述可聚合氧探针分子的适配性较好，这些温度敏感探针分子与上述可聚合氧探针分子(如PtTFPP-MA、PtTPP-MA)的激发波长相近、发射波长不同，发射峰部分无重合，可以更好地实现多层敏感漆层的无温度依赖性。具体地，这些温度敏感探针分子可满足与可聚合氧探针分子PtTFPP-MA的激发波长(390nm)相近、发射波长(650nm)不同，发射峰部分无重合。
在一种实施方式中，所述温度敏感漆还包括高分子粘结剂，所述高分子粘结剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯基甲基酮中的至少一种。
本发明实施例还提供一种本发明实施例如上所述的多层结构压力敏感漆层的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、提供基底；
S2、在所述基底上形成温度传感层；
S3、在所述温度传感层上形成第二透明层；
S4、在所述第二透明层上形成第一透明层；
S5、在所述第一透明层上形成压力敏感漆层，剥离基底后，得到所述多层结构压力敏感漆层；
所述压力传感层的材料包括压力敏感漆，所述第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，所述第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，所述温度传感层的材料包括温度敏感漆，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，所述第一高分子聚合物的氧渗透性大于所述第二高分子聚合物的氧渗透性。
本发明实施例还提供一种本发明实施例如上所述的多层结构压力敏感漆层在物体表面压力测试中的应用。
在一种实施方式中，所述应用的方法包括步骤：
S11、提供待测模型；
S12、将多层结构压力敏感漆层覆盖在所述待测模型表面，使得所述多层结构压力敏感漆层中的温度传感层与所述待测模型接触；
S13、测定所述多层结构压力敏感漆层中压力传感层的发光强度与所述多层结构压力敏感漆层中温度传感层的发光强度的比值，并根据预先测定的所述比值与表面压力的关系，测得所述待测模型表面压力。
步骤S13中，可通过预先测定，得到所述多层结构压力敏感漆层中压力传感层的发光强度与所述多层结构压力敏感漆层中温度传感层的发光强度的比值与表面压力的关系。然后，在测定待测模型表面压力时，通过测定所述比值并根据预先测定的所述比值与表面压力的关系，得出所述待测模型表面压力，其中所述多层结构压力敏感漆层中压力传感层的发光强度与所述多层结构压力敏感漆层中温度传感层的发光强度的比值不随温度的变化而变化。
本实施例中，所述多层结构压力敏感漆层不具有温度依赖性，将其应用于表面压力测试时，可以消除或降低压力敏感漆温度依赖性的问题，使得压力测试结果更加准确。因此，事实上，本发明提供了一种能够消除或降低压力敏感漆温度依赖性问题的表面压力测试方法，具体的，将多层结构压力敏感漆层覆盖在所述待测模型表面，使得所述多层结构压力敏感漆层中的温度传感层与所述待测模型接触；测定所述多层结构压力敏感漆层中压力传感层的发光强度与所述多层结构压力敏感漆层中温度传感层的发光强度的比值，并根据预先测定的所述比值与表面压力的关系，测得所述待测模型表面压力。
下面通过具体的实施例进行详细说明。
实施例1
压力敏感漆(P4)的制备：
将8.0mg偶氮二异丁腈(AIBN)、2.0mg五氟四苯基卟啉铂(PtTFPP-MA)在Schlenk管中充分混合。将Schlenk管与真空泵连接，打开真空泵以排出Schlenk管中的空气。
将200.3mg(1.25mmol)对叔丁基苯乙烯(tBs)、630.0mg(3.75mmol)甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)、3mL三氟甲苯置于样品瓶中充分混合，通过5mL注射器将上述混合溶液注射到Schlenk管中，在80℃油浴锅中反应8h，反应后用冰甲醇沉淀反应液，得到粉红色产物727.9mg，产率为87.7％，记作P4。1H-NMR(400MHz,CDCl3)：/ppm＝0.50-1.50(m,17H),1.60-2.10(m,5H),3.98-4.46(s,4H),6.72-7.01(s,2H),7.01-7.22(d,2H)；19F-NMR(376MHz,CDCl3):/ppm＝–73.29(m,3F)。
其合成路线如下：
实施例2
压力敏感漆P1的制备：
具体步骤同实施例1，与实施例1的区别仅在于：加入801.3mg(5.00mmol)对叔丁基苯乙烯(tBs)，不加入甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)。
得到的产物记作P1，产率为46.5％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)：/ppm＝1.02-1.48(s,11H),1.67-2.06(d,1H),6.04-6.80(t,2H),6.80-7.23(t,2H)。
其合成路线如下：
实施例3
压力敏感漆P2的制备：
具体步骤同实施例1，与实施例1的区别仅在于：加入8.2mg偶氮二异丁腈(AIBN)，加入400.7mg(2.50mmol)对叔丁基苯乙烯(tBs)，加入420.8mg(2.50mmol)甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)。
得到的产物记作P2，产率为91.2％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)：/ppm＝0.50-1.36(m,25H),1.60-2.10(m,4H),3.98-4.46(s,2H),6.62-6.97(s,4H),6.98-7.25(d,4H)；19F-NMR(376MHz,CDCl3):/ppm＝–73.29(m,3F)。
其合成路线如下：
实施例4
压力敏感漆P3的制备：
具体步骤同实施例1，与实施例1的区别仅在于：加入8.2mg偶氮二异丁腈(AIBN)，加入320.0mg(2.00mmol)对叔丁基苯乙烯(tBs)、加入504.0mg(3.00mmol)甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)。
得到的产物记作P3，产率为77.3％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)：/ppm＝0.50-1.47(m,14H),1.60-2.20(m,3H),3.93-4.50(s,2H),6.65-6.97(s,2H),6.99-7.25(d,2H)；19F-NMR(376MHz,CDCl3):/ppm＝–73.28(m,3F)。
其合成路线如下：
实施例5
压力敏感漆P5的制备：
具体步骤同实施例1，与实施例1的区别仅在于：加入8.4mg偶氮二异丁腈(AIBN)，不加入对叔丁基苯乙烯(tBs)、加入841mg(5.00mmol)甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)。
其合成路线如下：
实施例1-5制备得到的P1-P5的相关信息如下表1所示。
表1 P1-P5相关信息
对实施例1-5中的压力敏感漆P1-P5进行压力和温度传感性能测试：
选用铝板作为基底材料，用气动喷涂笔将200μL ISSI FIB底漆喷涂到直径为1cm的圆形铝板上，以提高P1-P5在铝板上的依附性；
将25mg P1-P5分别溶解于1mL三氟甲苯中，待完全溶解后，取200μL并将其喷涂到ISSI FIB底漆上用于压力传感性能测试。喷涂后，将各样片放入70℃烘箱中烘烤30min。将各样片放入如图2所示的测试装置中，调节样品台温度，待样品台温度稳定后，调节腔室内的压力，待腔室内压力稳定后，打开波长为400nm的LED光源，用装有波长为650nm±10nm滤光片的CCD相机采集样品信息(不同样品的发射波长不同，因此采集压力敏感漆的信息时，选用滤光片的波长为650nm±10nm，采集下述实施例中的温度敏感漆的信息时，选用波长为550nm的带通滤光片)。为避免光降解现象，每次样品信息采集结束后至下次样品信息采集前，光源一直保持关闭状态。测试结束后，使用开源软件Image J计算各样片的发光强度。根据Stern-Volmer方程(公式1)得到不同压力时刻各样片发光强度与压力的关系曲线。结合各样片发光强度与压力的关系曲线，根据公式2计算各样片的压力灵敏度SP。根据公式3得到不同温度时刻各样片发光强度与压力的关系曲线。结合各样片发光强度与温度的关系曲线，根据公式4计算各样片的温度灵敏度ST。
其中Iref为20℃、100kPa时样片的发光强度，IP为不同压力时刻样片的发光强度，IT为不同温度时刻样片的发光强度，P为压力，T为温度，A0、A1、B0、B1均为常数。
图3为P2在20℃时的压力传感测试结果，随着压力增加，P2的发光强度逐渐减弱。
图4为P1-P5在20℃时发光强度与压力的关系曲线，随着压力增加，P1-P5的Iref/Ip值逐渐增大，发光强度逐渐减弱，P1-P5对压力的响应均为线性。根据公式2计算P1-P5在20℃时的压力灵敏度，分别为0.75％/kPa、0.75％/kPa、0.74％/kPa、0.72％/kPa、0.71％/kPa。
图5为P2在100kPa时的温度传感测试结果，随着温度增加，P2的发光强度逐渐减弱。
图6为P1-P5在100kPa时的发光强度与温度的关系曲线，随着温度增加，IT/Iref值逐渐减小，P1-P5的发光强度逐渐减弱，P1-P5对温度的响应均为线性。根据公示4计算P1-P5在100kPa时的温度灵敏度，分别为-0.65％/℃、-0.77％/℃、-0.83％/℃、-0.86％/℃和-0.93％/℃。由此，可以看出五种压力敏感漆(P1-P5)具有较高压力传感性能、较低温度传感性能。
实施例6
温度敏感漆溶液的制备：
将1mg二萘嵌苯溶解于1mL苯甲醚溶液中，得到二萘嵌苯的苯甲醚溶液；
取100mg聚甲基丙烯酸甲酯溶解于10mL苯甲醚和二氯甲烷的混合溶剂(苯甲醚和二氯甲烷的体积比为3:2)，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液；
取200μL二萘嵌苯的苯甲醚溶液溶解于上述聚甲基丙烯酸甲酯溶液中，得到温度敏感漆溶液。
对采用实施例6中的温度敏感漆溶液制备得到的温度敏感漆进行压力和温度传感性能测试：
选用铝板作为基底材料，用气动喷涂笔将200μL ISSI FIB底漆喷涂到直径为1cm的圆形铝板上；
取200μL上述温度敏感漆溶液喷涂到ISSI FIB底漆上。喷涂后，将样片放入60℃的烘箱中烘烤30min，在ISSI FIB底漆上形成温度敏感漆。然后，放入图2所示的测试装置中，调节样品台温度，待样品台温度稳定后，调节腔室内的压力，待腔室内压力稳定后，打开波长为400nm的LED光源，用装有波长为550nm的带通滤光片的CCD相机采集样品信息，测试温度敏感漆的压力和温度传感性能。
图7为温度敏感漆在20℃时的压力传感测试结果，结果表明，随着压力增加，温度传感漆的发光强度并无变化。
根据公式1对温度敏感漆发光强度与压力的关系进行拟合，结果如图8所示。从图8可以看出，温度敏感漆发光强度对压力的响应为线性。根据公式2计算温度敏感漆的压力灵敏度为0.01％/kPa。
图9为温度敏感漆在100kPa的温度传感测试结果，结果表明，随着温度升高，温度敏感漆的发光强度逐渐减弱。
根据公式3对温度敏感漆发光强度与温度的关系进行拟合，拟合结果如图10所示。拟合结果表明，温度敏感漆发光强度对温度的响应为线性。根据公式4计算温度敏感漆的温度灵敏度为-0.87％/℃。从上述结果可以看出，本实施例中的温度敏感漆具有极低压力传感性、较高温度传感性。
实施例7
多层结构压力敏感漆层的制备
选用铝板作为基底材料，用气动喷涂笔将1800μL ISSI FIB底漆喷涂到直径为3cm的圆形铝板上；
取500μL实施例6中的温度敏感漆喷溶液涂到ISSI FIB底漆上，然后放入60℃烘箱中烘烤30min后取出，在ISSI FIB底漆上形成温度传感层；
配置10mL苯甲醚和二氯甲烷的混合溶液，苯甲醚和二氯甲烷的体积比为3:2。取100mg聚甲基丙烯酸甲酯溶于上述混合溶液中，得到第二透明层溶液；
取500μL第二透明层溶液喷涂到温度敏感漆上，然后放置于60℃烘箱中烘烤30min，在温度传感层上形成第二透明层；
配置25mg/mL的单羟基聚二甲基硅氧烷的三氟甲苯溶液，即为第一透明层溶液。取500μL第一透明层溶液喷涂到第二透明层上，然后放入60℃烘箱中烘烤30min，在第二透明层上形成第一透明层；
配置浓度为25mg/mL的压力敏感漆P2(实施例3)的三氟甲苯溶液，取1.5mL喷涂到第一透明层上，然后放入70℃烘箱中烘烤30min，在第一透明层上形成压力传感层，得到多层结构压力敏感漆层，其结构示意图参见图11。
对多层结构压力敏感漆层的压力和温度传感性能测试：
通过更换CCD相机的滤光片来分别测定压力传感层和温度传感层的信息(采集压力传感层的信息时选用滤光片的波长为650nm±10nm，采集温度传感层的信息时，选用波长为550nm的带通滤光片)，进而分别测得压力传感层和温度传感层的发光强度，具体参照上文所述P1-P5的压力和温度传感性能测试方法。
其中，
为20℃，100kPa时多层结构压力敏感漆层的发光强度，
为不同压力时刻多层结构压力敏感漆层的发光强度，P为压力，A0、A1均为常数。
图12为多层结构压力敏感漆层在150kPa，温度分别为10℃，30℃，50℃时的压力传感测试结果。从图12中可以看出，温度升高，多层结构压力中压力传感层、温度传感层发光强度降低。将多层结构压力敏感漆层中压力传感层与温度传感层发光强度作比后，多层结构发光强度不随温度发生变化。根据公式5对多层结构压力敏感漆层发光强度与压力的关系进行拟合，结果如图13所示。从图13可知，多层结构压力敏感漆发光强度不会受到温度影响，说明本实施例制备的多层结构压力敏感漆解决了压力敏感漆温度依赖性的问题。
综上所述，本发明提供一种多层结构压力敏感漆层，所述多层结构压力敏感漆层不具有温度依赖性，具体地，将多层结构压力敏感漆层中的压力传感层与温度传感层的发光强度作比后，该比值不随温度发生变化，将其应用于表面压力测试时，消除了温度的影响，解决了现有压力敏感漆温度依赖性的问题，使得压力测试结果更加准确。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种多层结构压力敏感漆层，其特征在于，包括依次层叠设置的压力传感层、第一透明层、第二透明层、温度传感层，所述压力传感层的材料包括压力敏感漆，所述第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，所述第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，所述温度传感层的材料包括温度敏感漆，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，所述第一高分子聚合物的氧渗透性大于所述第二高分子聚合物的氧渗透性。
2.根据权利要求1所述的多层结构压力敏感漆层，其特征在于，所述压力敏感漆由对叔丁基苯乙烯、甲基丙烯酸三氟乙酯中的一种或两种与可聚合氧探针分子聚合得到。
3.根据权利要求2所述的多层结构压力敏感漆层，其特征在于，所述可聚合氧探针分子选自
中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的多层结构压力敏感漆层，其特征在于，所述第一高分子聚合物选自聚硅氧烷类高分子聚合物、聚甲基丙烯酸三氟乙酯、醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸异丁酯中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的多层结构压力敏感漆层，其特征在于，所述第二高分子聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯基甲基酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的多层结构压力敏感漆层，其特征在于，所述温度敏感漆包括温度敏感探针分子，所述温度敏感探针分子选自二萘嵌苯、三(邻菲罗啉)钌中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的多层结构压力敏感漆层，其特征在于，所述温度敏感漆还包括高分子粘结剂，所述高分子粘结剂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乙烯基甲基酮中的至少一种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的多层结构压力敏感漆层的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供基底；
在所述基底上形成温度传感层；
在所述温度传感层上形成第二透明层；
在所述第二透明层上形成第一透明层；
在所述第一透明层上形成压力敏感漆层，剥离基底后，得到所述多层结构压力敏感漆层；
所述压力传感层的材料包括压力敏感漆，所述第一透明层的材料包括第一高分子聚合物，所述第二透明层的材料包括第二高分子聚合物，所述温度传感层的材料包括温度敏感漆，所述压力敏感漆的发射波长与所述温度敏感漆的发射波长不同，所述第一高分子聚合物的氧渗透性大于所述第二高分子聚合物的氧渗透性。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的多层结构压力敏感漆层在物体表面压力测试中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用的方法包括步骤：
提供待测模型；
将多层结构压力敏感漆层覆盖在所述待测模型表面，使得所述多层结构压力敏感漆层中的温度传感层与所述待测模型接触；
测定所述多层结构压力敏感漆层中压力传感层的发光强度与所述多层结构压力敏感漆层中温度传感层的发光强度的比值，并根据预先测定的所述比值与表面压力的关系，测得所述待测模型表面压力。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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