[发明专利]一种检测载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的方法

说明书

本发明公开了一种检测载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的方法，采用加载装置，加载装置包括一根支撑棒，支撑棒两端均连接有支撑夹头，加载装置还包括定位机构；包括以下步骤：将高聚物复合材料两端分别固定在加载装置两端的支撑夹头上；调整两个支撑夹头之间的间距对高聚物复合材料施加载荷；利用定位机构对支撑夹头进行定位，使得高聚物复合材料保持形变；将高聚物复合材料浸入盛有固化剂的包埋装置中进行包埋固化，形成检测试样；取出检测试样，对检测试样进行切片；在原子力显微镜下观察检测试样的切片，从而实现对载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的检测。本发明能简单有效地测试不同载荷条件下复合材料中填料形态和分散状态的变化。

技术领域

本发明属于材料表征方法领域，具体涉及一种检测载荷变化时高聚物复合材料内填料分布情况的变化。

背景技术

高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物，又称高分子或大分子等。高聚物材料在使用时往往需要加入其它的填料对高聚物进行补强，形成强度更高的高聚物复合材料。例如：汽车轮胎用胎面胶的制备就需在天然橡胶、丁苯橡胶、顺式异戊橡胶等生胶胶料中加入大量炭黑，以提高其物理机械性能。而填料在高聚物基体中的分散状态对于高聚物复合材料的性能会产生较大影响。为了弄清填料的补强机制，最直观、有效的方式是观测填料在高聚物基体中的分散状态。目前，观测填料分散状态最常用的方法就是对高聚物复合材料冷冻切片，再利用扫描电镜、原子力显微镜、透射电镜等仪器对其检测。然而，目前的方法均是在高聚物复合材料没有受载荷的情况下进行的。而对于某些高聚物复合材料，其服役条件会受载，甚至受到变载荷。例如，在汽车行驶时，汽车轮胎就受到周期性变载荷作用。如要对汽车轮胎中填料补强的机制进行分析，就需要对受载荷条件下填料的分散状态进行评价。目前还没有一种简单、有效的方法能测定高聚物复合材料在受到不同力的状态下，基体中填料的分散状态。因此，如能设计一种能方便实现对受载条件下填料在高聚物基体中分散状态观测的方法，对于分析填料的补强机理，推测高聚物复合材料在使用过程中的一些力学性能具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种检测载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的方法，解决现有技术中还没有对在受载荷下高聚物复合材料中填料分散状态进行检测的技术问题，能够实现对受载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的检测，检测过程简单方便。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种检测载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的方法，采用加载装置对高聚物复合材料施加载荷；所述加载装置包括一根支撑棒，所述支撑棒两端均连接有用于夹持高聚物复合材料的支撑夹头，所述加载装置还包括能够对支撑夹头进行定位的定位机构；两个支撑夹头能够沿着支撑棒相对移动以调节相互间距；具体包括以下步骤：

步骤1：将高聚物复合材料两端分别固定在加载装置两端的支撑夹头上；

步骤2：调整两个支撑夹头之间的间距对高聚物复合材料施加载荷，使得高聚物复合材料发生形变；

步骤3：利用定位机构对支撑夹头进行定位，使得高聚物复合材料保持形变；

步骤4：将高聚物复合材料与加载装置形成的整体一起浸入盛有固化剂的包埋装置中进行包埋固化；固化完成后固化剂包裹住高聚物复合材料与加载装置，从而形成检测试样；

步骤5：从包埋装置中取出检测试样，对检测试样进行切片；

步骤6：在原子力显微镜下观察检测试样的切片，从而实现对载荷下高聚物复合材料中填料分散状态的检测。

优选的，所述高聚物复合材料采用以下任意一种形状：条状、棒状、带状或片状。

优选的，所述加载装置的支撑棒为螺杆，所述支撑夹头包括螺纹连接在支撑棒上的一对螺母与设置在该对螺母之间的一对夹片；所述夹片一端穿套在支撑棒上，另一端沿垂直于支撑棒轴线的方向延伸。