鎳鋁合金粉末/硅橡膠復合柔性線材的制備及其性能的研究

劉鳳嬌

摘 要：以雙組分室溫硫化硅橡膠為成型劑，通過機械共混制得鎳鋁合金粉末/硅橡膠復合材料，采用擠壓方式使其成型為柔性線材;考察了硅橡膠主劑對柔性線材的力學強度、微觀結構等性能的影響。試驗表明，隨著硅橡膠主劑分子量的增加，硅橡膠對粉末的粘接包覆效果越好，柔性線材的斷裂伸長率顯著提高，柔韌性也相對更好，但柔性線材的拉伸強度有一定降低。

關鍵詞：成型劑;合金粉末;柔韌性

0引言

熱噴涂線材是應用最早的熱噴涂材料[1]，柔性線材作為其中一種，可將任何粉末材料根據需要制成可彎曲的噴涂用軟線，相比粉末狀，拓寬了噴涂材料的適用性，且便于噴涂操作。與粉末噴涂材料相比，在組分種類較多情況下，克服了組分容易偏析的問題，避免造成涂層微區成分不均勻和性能不穩定的現象，進而保證了涂層的性能[2]。

硅橡膠是一種高分子有機彈性體，硫化前為線型聚硅氧烷，硫化后為具有網絡結構的高分子彈性體。[3]硅橡膠因其優異的性能使其在航空航天、電子電器、化工、機械和生物醫療領域有著廣泛的應用[4]。

本實驗是將鎳鋁合金粉末與有機成型劑硅橡膠均勻混合，通過擠壓成型的方法將其壓制成柔性線材。硅橡膠對合金粉末不僅有良好的防潮作用，其良好的彈性有助于提高產品的運輸性和使用性。本實驗選用硅橡膠做成型劑，制備出具有彈性好、力學強度適宜的鎳鋁合金/硅橡膠復合柔性線材，解決了線材韌性低、易斷裂的問題，并研究了硅橡膠各分子量對其綜合性能的影響。

1試驗過程與方法

1.1原材料

1.2實驗儀器及設備

1.3分析測試方法

1.3.1拉伸性能測試

恒濕條件下室溫固化7天后樣品，在萬能材料試驗機上采用拉伸模式測量樣品拉伸強度與斷裂伸長率。試樣試驗長度100mm，拉伸速度100mm/min，測試試樣不少于5個，取平均值。

1.3.2卷繞性能測試

參照GB/T4909.7-2009《裸電線試驗方法 第7部分：卷繞試驗》，考察柔性線材的表面狀態，將線材圍繞剛性棒材緊密纏繞8圈后，不出現缺陷、斷裂等為合格，測試樣品6個，計算合格率。

1.3.3彎曲性能測試

參照GB/T4909.5-2009《裸電線試驗方法 第5部分：彎曲試驗》，考察柔性線材承受彎曲作用的能力，將線材分別做彎曲半徑0mm和彎曲半徑2mm的反復彎折，直到斷裂為止計算斷裂時的彎折次數。

1.4柔性線材的制備

分別按一定比例量取固化劑及其他助劑，將其混合均勻后倒入到合金粉末中，繼續攪拌至混合液完全均勻分散在粉末中。將稱量好的硅橡膠主劑倒入上述的粉末中，充分攪拌捏合，使用壓條機擠壓成形， 室溫放置12小時。

2試驗結果與討論

端羥基聚二甲基硅氧烷作為硅橡膠主劑其分子量與產品性能緊密相關，其分子量大小將直接影響膠的強度、柔韌性與施工流動性，進而影響產品的最終性能。本試驗選取了分子量為10萬、12萬、14萬的樣品進行測試。

2.1分子量對柔性線材拉伸性能的影響

表3為三種不同分子量的硅橡膠主劑制成樣條的拉伸性能，可以看到，隨著分子量的增大，拉伸強度呈降低趨勢，而斷裂伸長率呈上升趨勢。這是由于低分子量端羥基聚二甲基硅氧烷的羥基含量較高，因此交聯度高，所生成的三維網狀結構的交聯密度大，具有較好的載荷承受能力，故拉伸強度較高，而高分子量的聚二甲基硅氧烷具有更長的分子鏈結構，這使得其柔順性能進一步提高，其斷裂伸長率更高，但由于羥基含量的降低，使其交聯度低，因此拉伸強度下降。

2.2分子量對柔性線材卷繞性能的影響

卷繞試驗是用以檢驗線材或絲材承受卷繞變形性能，以顯示其表面缺陷的試驗。實驗過程中發現，同一條件下，分子量越高的線材發生斷裂和裂紋的現象越少，合格率越高，從表4可以看到，隨著卷軸直徑的增大，其合格率也越高，這主要是因為分子量高的線材具有更優良的柔韌性，因此具有更好的承受卷繞變形的能力。

2.3分子量對柔性線材彎曲性能的影響

彎曲性能主要用來檢驗材料在經受彎曲負荷作用時的性能.從表5中可以看到，隨著分子量的增加，線材的彎曲性能越好，分子量為14萬時，在極限彎曲半徑為0mm的條件下彎折100次以上也未斷裂。

2.4柔性線材斷面微觀形貌

對柔性線材形貌進行SEM觀察，從軟條的斷面圖中可以看到，隨著分子量的增大，成型劑對粉末的粘接越密實，粉末牢牢地鑲嵌在成型劑中，這是由于分子量高的成型劑其韌性更高，對金屬粉末的粘接包覆效果越好，這有利于線材送絲速率的提高，從而提高柔性線材的噴涂效率。而分子量低的成型劑由于其韌性較低使得其對粉末的粘接包覆效果變差，造成斷面有很多的孔洞等缺陷。

3結論

（1）硅橡膠作為一種高分子有機彈性體，其良好的粘接包覆性能及力學性能，是柔性線材成型劑的良好選擇，可以解決線材易斷裂的問題;

（1）隨著硅橡膠主劑分子量的增加，柔性線材的斷裂伸長率顯著提高，柔韌性相對更好，但由于分子量的提高，交聯度下降，對拉伸強度存在一定影響;

（2）隨著硅橡膠主劑分子量的增加，成型劑對金屬粉末的粘接包覆效果越好，孔洞裂紋等缺陷出現的幾率就越小。

參考文獻：

[1]王海軍.熱噴涂材料及應用[M].北京：國防工業出版社，2008：10.

[2]方波，田曄，王璐，等.火焰噴涂鎳鋁合金柔性線材及涂層性能的研究[J].熱噴涂技術，2009，1（2）：27-30.

[3]王錦成，陳月輝，王繼虎，等.甲基乙烯基硅橡膠/有機蒙脫土母煉膠納米復合材料的制備、結構與性能[J].合成橡膠工業，2008，3：227-231.

[4]王林，張利等.硅橡膠補強填料的研究進展[J].山東化工，2010，39（12）：33-36.