力敏環氧樹脂基複合材料的製作方法

2023-12-09 08:05:01 2

專利名稱：：力敏環氧樹脂基複合材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及環氧樹脂基複合材料。
背景技術：
：聚合物(橡膠或環氧樹脂)摻加導電填料所製得的複合材料不僅具有良好的導電性，而且其導電性有時還會受到外場(電場、溫度場、力場等)變化的影響而具有力敏(壓敏和拉敏)、溫敏、溼敏、非線性等功能(或智能)特性，此類複合材料的應用已遍布航空航天、電子電氣、計算機、建築和醫療等領域。相對於橡膠基的力敏聚合物複合材料，環氧樹脂基複合材料由於基體材料變形能力低於橡膠，所以其力敏性能的靈敏度較低。XiaojunWang等在1997年製備了碳纖維摻加環氧樹脂的拉敏性能，Joung-ManPark等在2007年製備了鎳納米線環氧樹脂基複合材料的拉敏性能，季小勇等在2007年通過摻加35%~52.5%(質量分數)直徑為123nm的噴霧炭黑製備了壓敏性能的環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，在壓力為12.5MPa時壓敏的體積電阻率變化率的絕對值不超過3%;以上製備的力敏環氧樹脂基複合材料感知特性的力敏靈敏度較低，而且製備力敏環氧樹脂基複合材料所採用的基體材料，即環氧樹脂脆性比較大，導致力敏環氧樹脂基複合材料的脆性較大，變形能力弱。
發明內容本發明目的是為了解決現有力敏環氧樹脂基複合材料的力敏靈敏度低和力敏環氧樹脂基複合材料脆性大的問題，而提供力敏環氧樹脂基複合材料。力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由1份環氧樹脂、0.1~0.5份固化劑和2.2~7.5份鎳粉製成；其中環氧樹脂為通用環氧樹脂、柔韌性環氧樹脂、彈性環氧樹脂中一種或幾種的混合；固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑或樹脂類固化劑。本發明中力敏環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，在壓力為0.2-12.5MPa範圍內，複合材料的體積電阻率變化率的絕對值達25.71%~99.93%;本發明中力敏環氧樹脂基複合材料，拉敏的體積電阻率變化率的絕對值達99.71%;材料力敏靈敏度高，脆性小，變形能力強，且粘結性好，加工方便。圖1為具體實施方式二中力敏環氧樹脂基複合材料的體積電阻率與拉應變曲線圖；圖2為具體實施方式二中力敏環氧樹脂基複合材料的體積電阻率與壓應力曲線圖。具體實施例方式本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。具體實施方式一本實施方式力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由l份環氧樹脂、0.1~0.5份固化劑和2.2~7.5份鎳粉製成；其中環氧樹脂為通用環氧樹脂、柔韌性環氧樹脂、彈性環氧樹脂中一種或幾種的混合；固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑或樹脂類固化劑。本實施方式中環氧樹脂的組成為混合物時，各組分間按任意比例混合。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一不同的是力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比由1份環氧樹脂、0.3份固化劑和2.6份鎳粉製成。其它與具體實施方式一相同。本實施方式中環氧樹脂為彈性環氧樹脂。本實施方式中的力敏環氧樹脂基複合材料，經檢測，結果如圖l所示，力敏環氧樹脂基複合材料的拉敏靈敏度高，拉敏的體積電阻率變化率的絕對值為99.71%，且脆性小，變形能力強；如圖2所示，力敏環氧樹脂基複合材料的壓敏靈敏度高，壓敏的體積電阻率變化率的絕對值為99.93%。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一不同的是力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比由l份環氧樹脂、0.2份固化劑和6份鎳粉製成。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一不同的是力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比由l份環氧樹脂、0.4份固化劑和5.88份鎳粉製成。其它與具體實施方式一相同。本實施方式中環氧樹脂按質量份數比由6份通用環氧樹脂和4份柔韌性環氧樹脂組成。本實施方式中的力敏環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，結果如表1所示，在壓力為12.5MPa時壓敏的體積電阻率變化率的絕對值為25.71%，力敏環氧樹脂基複合材料的力敏靈敏度高。表ltableseeoriginaldocumentpage5具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一不同的是力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比由1份環氧樹脂、0.4份固化劑和6.3份鎳粉製成。其它與具體實施方式一相同。本實施方式中環氧樹脂按質量份數比由4份通甩環氧樹脂和6份柔韌性環氧樹脂組成。本實施方式中的力敏環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，結果如表2所示，在壓力為12.5MPa時壓敏的體積電阻率變化率的絕對值為69.98%，力敏環氧樹脂基複合材料的力敏靈敏度高。表2tableseeoriginaldocumentpage5具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一、二、三、四或五不同的是鎳粉的粒徑為2~7拜。其它與具體實施方式一、二、三、四或五相同。本實施方式中鎳粉為導電組分，鎳粉表面為刺球狀，表面的刺為納米級。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式六不同的是鎳粉的粒徑為2.22.8Mm。其它與具體實施方式六相同。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式六不同的是鎳粉的粒徑為37pm。其它與具體實施方式六相同。具體實施方式九:本實施方式與具體實施方式六不同的是鎳粉的粒徑為5pm。其它與具體,施方式六相同。具體實施方式十本實施方式與具體實施方式一、二、三、四、五、七、八或九不同的是力敏環氧樹脂基複合材料還包括白炭黑；其中白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.002~0.030:1。其它與具體實施方式一、二、三、四、五、七、八或九相同。具體實施方式十一本實施方式與具體實施方式十不同的是白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.0080.012:1。其它與具體實施方式十相同。具體實施方式十二本實施方式與具體實施方式十不同的是白炭黑與環氧樹脂的質量比為O.Ol:1。其它與具體實施方式十相同。具體實施方式十三本實施方式與具體實施方式十不同的是白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.004:l。其它與具體實施方式十相同。本實施方式中環氧樹脂按質量份數比由6份通用環氧樹脂和4份柔韌性環氧樹脂組成。本實施方式中環氧樹脂、固化劑和鎳粉的質量份數比為l:0.4:5.6。本實施方式中的力敏環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，結果如表3所示，在壓力為12.5MPa時壓敏的體積電阻率變化率的絕對值為33.26%，力敏環氧樹脂基複合材料的力敏靈敏度高。表3應力(MPa)02.557.51012.5電阻率變化率(％)0-6.70-14.90-22.46-27.75-33.2具體實施方式十四本實施方式與具體實施方式十不同的是白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.015:i。其它與具體實施方式十相同。具體實施方式十五本實施方式力敏環氧樹脂基複合材料的製備方法按以下步驟實現一、按質量份數比稱取1份環氧樹脂、0.1~0.5份固化劑和2.2~7.5份鎳粉；二、在室溫下用高速攪拌器和超聲波處理儀將稱取的原料混合，得複合物；三、將複合物倒入模具中，然後放入真空箱內脫氣處理20tnin，然後在室溫至14(TC的條件下固化l24h，即得力敏環氧樹脂基複合材料；其中步驟一中環氧樹脂為通用環氧樹脂、柔韌性環氧樹脂、彈性環氧樹脂中一種或幾種的混合；步驟一中固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑或樹脂類固化劑。具體實施方式十六本實施方式力敏環氧樹脂基複合材料的製備方法按以下步驟實現一、按質量份數比稱取1份環氧樹脂、0.1-0.5份固化劑和2.2~7.5份鎳粉，再按白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.0020.030:l稱取白炭黑；二、6在室溫下用高速攪拌器和超聲波處理儀將稱取的原料與固化劑混合，得複合物；三、將複合物倒入模具中，然後放入真空箱內脫氣處理20min，然後在室溫至14(TC的條件下固化l24h，即得力敏環氧樹脂基複合材料；其中步驟一中環氧樹脂為通用環氧樹脂、柔韌性環氧樹脂、彈性環氧樹脂中一種或幾種的混合；步驟一中固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑或樹脂類固化劑。具體實施方式十七本實施方式力敏環氧樹脂基複合材料的製備方法按以下步驟實現一、按質量份數比稱取1份環氧樹脂、0.3份固化劑和5.2份鎳粉，再按白炭黑與環氧樹脂的質量比為O.Ol:l稱取白炭黑；二、在室溫下用高速攪拌器和超聲波處理儀將稱取的原料混合，得複合物；三、將複合物倒入模具中，然後放入真空箱內脫氣處理20min，然後在60'C的條件下固化12h，即得力敏環氧樹脂基複合材料；其中步驟一中環氧樹脂為柔韌性環氧樹脂；步驟一中固化劑為胺類固化劑。本實施方式中製備所得力敏環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，在壓力為12.5MPa時複合材料壓敏的體積電阻率變化率的絕對值為40.58%，材料力敏靈敏度高，脆性小，變形能力強。權利要求1、力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由1份環氧樹脂、0.1～0.5份固化劑和2.2～7.5份鎳粉製成；其中環氧樹脂為通用環氧樹脂、柔韌性環氧樹脂、彈性環氧樹脂中一種或幾種的混合；固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑或樹脂類固化劑。2、根據權利要求1所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由1份環氧樹脂、0.3份固化劑和2.6份鎳粉製成。3、根據權利要求1所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由1份環氧樹脂、0.2份固化劑和6份鎳粉製成。4、根據權利要求1所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由1份環氧樹脂、0.4份固化劑和5.88份鎳粉製成。5、根據權利要求l、2、3或4所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於鎳粉的粒徑為27^im。6、根據權利要求5所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於鎳粉的粒徑為2.2~2.8pm。7、根據權利要求l、2、3、4或6所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於力敏環氧樹脂基複合材料還包括白炭黑；其中白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.002~0.030:1。8、根據權利要求7所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.008-0.012:1。9、根據權利要求7所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.004:1。10、根據權利要求7所述的力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於白炭黑與環氧樹脂的質量比為0.015:1。全文摘要力敏環氧樹脂基複合材料，它涉及環氧樹脂基複合材料。它解決了現有力敏環氧樹脂基複合材料的力敏靈敏度低和力敏環氧樹脂基複合材料脆性大的問題。本發明力敏環氧樹脂基複合材料，其特徵在於力敏環氧樹脂基複合材料按質量份數比主要由1份環氧樹脂、0.1～0.5份固化劑和2.2～7.5份鎳粉製成。本發明中力敏環氧樹脂基複合材料，單軸壓縮時，在壓力為0.2～12.5MPa範圍內，複合材料壓敏的體積電阻率變化率的絕對值達25.71％～99.93％，拉敏的體積電阻率變化率的絕對值達99.71％，材料力敏靈敏度高，脆性小，變形能力強，且粘結性好，加工方便。文檔編號C08K3/00GK101525469SQ200910071689公開日2009年9月9日申請日期2009年4月1日優先權日2009年4月1日發明者歐進萍,韓寶國,韓寶忠申請人:哈爾濱理工大學