咪唑基離子液體修飾炭黑-硅橡膠復(fù)合材料的壓阻特性研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)，可穿戴電子設(shè)備以及智能織物的發(fā)展，柔性壓阻傳感材料的應(yīng)用意義逐漸凸顯。炭黑/硅橡膠復(fù)合材料作為一種有效的壓阻傳感材料，其硅橡膠基體賦予其良好的柔韌性、耐高低溫和化學(xué)穩(wěn)定性，炭黑作為導(dǎo)電填料在基體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并使復(fù)合材料具有壓阻敏感性。通過(guò)物理、化學(xué)手段提高炭黑在硅橡膠基體中的分散性，可使復(fù)合材料的導(dǎo)電能力、壓阻敏感性及循環(huán)可重復(fù)性提高，降低傳感滯后時(shí)間，進(jìn)一步提高傳感材料的性能，擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本研究分別

2、使用1-十六烷基-3-甲基咪唑溴鹽([C16MIm]Br)及1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([AMIm]Cl)兩種離子液體，通過(guò)物理研磨的方法對(duì)導(dǎo)電炭黑進(jìn)行表面改性，并使用經(jīng)表面疏水改性二氧化硅作為補(bǔ)強(qiáng)填料，調(diào)節(jié)樣品的彈性模量及壓阻敏感性。經(jīng)開煉機(jī)共混、平板硫化機(jī)硫化及鼓風(fēng)干燥箱二次硫化，制備了一系列導(dǎo)電填料含量不同的導(dǎo)電硅橡膠傳感材料樣品。使用SEM對(duì)樣品的炭黑分散性進(jìn)行表征。使用數(shù)字萬(wàn)用表及高絕緣電阻計(jì)測(cè)定樣品的導(dǎo)電性能。使用材料萬(wàn)能

3、試驗(yàn)機(jī)、數(shù)字萬(wàn)用表及自制電極裝置對(duì)樣品的壓阻敏感性、壓阻松弛及壓阻循環(huán)可重復(fù)性進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，兩種離子液體改性對(duì)炭黑在硅橡膠基體中的分散性均有提高。樣品的導(dǎo)電性及壓阻敏感性均得到增強(qiáng)。使用彈簧，粘壺模型對(duì)樣品壓縮過(guò)程中電阻值的變化進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果表明，電阻值在壓縮過(guò)程中的變化規(guī)律與彈性聚合物應(yīng)力松弛行為相似，而擬合參數(shù)說(shuō)明，離子液體改性使樣品的電阻值松弛時(shí)間降低，傳感滯后時(shí)間減少。在10次循環(huán)壓縮測(cè)試中，純炭黑樣品及十六烷基

4、離子液體改性炭黑樣品，其電阻值極大值出現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，而烯丙基離子液體在循環(huán)測(cè)試中，其電阻值極大值基本保持不變。材料的壓阻循環(huán)可重復(fù)性得到了提高。使用表面疏水改性二氧化硅，可從配方上調(diào)節(jié)傳感材料的硬度和彈性模量，進(jìn)而改變傳感靈敏度及量程。隨著不同含量的二氧化硅加入，導(dǎo)電硅橡膠樣品的彈性模量得到提高，壓阻正響應(yīng)減弱，使樣品的壓阻敏感性降低，而量程得到擴(kuò)展。同時(shí)，二氧化硅可使樣品壓阻松弛時(shí)間降低，并可以與烯丙基離子液體協(xié)同作用，進(jìn)一步降低