一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法技术

本发明专利技术公开了一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法，包括步骤：1)制作夹持过渡层；2)制备含过渡层的水凝胶试件；3)安装试件；4)拉伸实验。试件通过模具浇筑制作而成，沿拉伸长度方向的两端，对称布置着橡胶材料过渡层，该层由传统硬夹具直接进行夹持，而中间部分则为水凝胶，水凝胶与过渡层界面之间通过处理形成强力的粘接，以保证过渡层所受的力能同步均匀地传导至水凝胶，使拉伸实验顺利进行。本发明专利技术可有效地解决由传统夹具直接夹持水凝胶产生的各种问题，同时突破了现有改进方法中制备操作繁杂，试件不均匀受力等局限，使得测试结果更为精确，适用范围更加的广泛。适用范围更加的广泛。适用范围更加的广泛。

【技术实现步骤摘要】
Elastomer Base与A组分即184 Silicone Elastomer Agent按10:1的重量比混合搅拌后,浇筑在长方体模具中，静置待气泡消除后，置于烤箱中，加热至120℃，并保持一个小时，取出后脱模即可获得固化的PDMS硅橡胶，该PDMS硅橡胶即为过渡层，或者可根据需要对PDMS硅橡胶进行简单的裁剪，即可加工成适合各种型号试验机夹持的尺寸的过渡层。
[0007]2)制备含过渡层的水凝胶试件取出一对过渡层，使用浓度为10%wt二苯甲酮溶液，处理过渡层中用于粘接水凝胶的粘接界面，将处理完成后的过渡层放置于长方体模具的两端，并使过渡层完全贴合模具的凹槽，而用二苯甲酮溶液处理过的粘接界面则用作水凝胶固化的边缘面。将配置好的水凝胶溶液浇筑在有过渡层填充的模具中，盖上盖板放置于紫外灯箱中进行光固化后，水凝胶成型，并且水凝胶与过渡层的接触面会形成强力的粘接，进行脱模后，即可获得含过渡层的水凝胶拉伸试件。
[0008]3)安装试件将上述制备好的含过渡层的水凝胶拉伸试件装到试验机夹具之上，直接通过试验机硬夹头将过渡层夹紧，保证过渡层的尺寸与硬夹头的凹槽尺寸相当，且注意过渡层与水凝胶的粘接界面应适当伸出硬夹头边缘一段距离，防止硬夹头接触、破坏水凝胶。
[0009]4)拉伸实验安装水凝胶拉伸试件完成后，通过试验机控制器，创建单抽拉伸步骤，设置适合的拉伸速度，并进行置零调整，即可开始进行拉伸实验测试。
[0010]PDMS硅橡胶是由液体组分组成的双组分套件产品，包括B组分（184 Silicone Elastomer Base，基本组分）与A组分（184 Silicone Elastomer Agent，固化剂），基本组分与固化剂按10:1重量比完全混合加热，将固化成为具有韧性的PDMS硅橡胶。本专利中，制备PDMS的双组分套件产品均采用美国道康宁公司生产的市售产品。
[0011]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：本水凝胶拉伸试件沿拉伸长度方向的两端，对称布置着橡胶材料过渡层，该层由传统硬夹具直接进行夹持，而中间部分则为水凝胶，水凝胶与过渡层界面之间通过处理形成强力的粘接，能保证过渡层所受的力能同步均匀地传导至水凝胶，使拉伸实验顺利进行。
[0012](1)本专利技术很好地解决了水凝胶材料由于表面过于光滑且模量过低，安装夹持过程中会有夹持不稳固或夹具施加压力过大导致水凝胶局部变形过大甚至破坏的问题。(2)可以很好地避免在拉伸过程中，水凝胶某一部分受力过大的问题，让试件受力均匀，保证测量的准确性。(3)过渡层的制备与裁剪的操作简洁容易，可避免定制各种特定形状的模具及使用各种辅助夹具的繁琐步骤，且可直接通过各种不同型号夹具进行夹持，有着广泛的适用性及通用性。(4)本专利技术可有效地解决由传统夹具直接夹持水凝胶产生的各种问题，试件均匀受力，使得测试结果更为精确，适用范围更加的广泛。
附图说明
[0013]图1是用模具制作含过渡层的水凝胶拉伸试件的示意图。
[0014]图2是制作完成后含过渡层的水凝胶拉伸试件的示意图。
[0015]图3是含过渡层的水凝胶拉伸试件被传统夹具固定于试验机上的示意图。
[0016]图4 是含过渡层水凝胶拉伸试件与不含过渡层的普通试件进行拉伸试验所测得
的力
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位移曲线对比图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0018]本实例所述的预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法，其具体情况如下：图2所示的试件为含PDMS橡胶过渡层的PAAM水凝胶拉伸试件。中间部分为长5cm、宽1.5cm、厚3mm的长方体固态水凝胶1。沿拉伸方向的长度两端对称布置两长2.5cm、宽1.5cm、厚3mm的长方体橡胶过渡层2，水凝胶与橡胶之间的界面12，通过二苯甲酮处理的方法，形成强力的粘接。
[0019]实例的制备与实验操作如下：一：将184 Silicone Elastomer Base与184 Silicone Elastomer Agent按10:1的重量比混合搅拌浇筑于模具，静置待气泡消除后，于120℃温度下加热一小时进行固化，形成固体橡胶，脱模后将其裁剪成相应尺寸的过渡层2。
[0020]二：配置相应的PAAM水凝胶溶液，同时配制浓度为10%wt的二苯甲酮溶液，之后将用于粘接水凝胶的粘接断面处理干净，将该粘接断面完全浸入二苯甲酮溶液中，并保持2分钟左右，再取出并将粘接断面的二苯甲酮残余液体清理干净后，将过渡层2放置填充于模具3的两端。将配置好的水凝胶溶液浇筑在处理后的模具3中，如图1所示，将模具3封闭放入紫外灯箱中进行光固化。
[0021]三：将固化好的水凝胶拉伸试件脱模，使用试验机的传统夹头4夹持试件，实验前，直接操作传统夹头4夹紧橡胶过渡层2，如图3所示，设定好试验条件开始拉伸试验，并记录相应的参数。
[0022]四：试验结束后进行数据分析，获得水凝胶的拉伸力学性能参数，整个水凝胶性能测试试验完成。图4比对了含过渡层的水凝胶拉伸试件与不含过渡层的普通试件进行拉伸试验所测得的荷载
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位移曲线，可看出在普通试件断裂之前，两者的试验结果几近相同。但含过渡层的试件未发生提前断裂，因而所测得的数据要更加完整准确。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预置夹持过渡层的水凝胶拉伸测试方法，其特征在于它包括以下步骤：1)制作夹持过渡层将配置PDMS硅橡胶的B组分即184 Silicone Elastomer Base与A组分即184 Silicone Elastomer Agent按10:1的重量比混合搅拌后,浇筑在长方体模具中，静置待气泡消除后，置于烤箱中，加热至120℃，并保持一个小时，取出后脱模即可获得固化的PDMS硅橡胶，该PDMS硅橡胶即为过渡层;2)制备含过渡层的水凝胶试件取一对过渡层，使用浓度为10%wt二苯甲酮溶液，处理过渡层中用于粘接水凝胶的粘接界面，将处理完成后的过渡层放置于长方体模具的两端，并使过渡层贴合模具的凹槽，用二苯甲酮溶液处理过的过渡层粘接界面用作水凝胶固化的边缘面，将配置好的水凝胶溶液浇...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培见，张镇，彭娟，刘昊，张营营，吴羽飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：