测力称重传感器应变片基底材料的无溶剂制备及性能研究

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1、硕士学位论文测力称重传感器应变片基底材料的无溶剂制备及性能研究STUDYONTHEFREE-SOLVENTPREPARATIONANDPROPERTIESOFSUBSTRATEOFLOADCELLSTRAINGAGE王高强哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：TG151学校代码：10213国际图书分类号：621.78密级：公开工学硕士学位论文测力称重传感器应变片基底材料的无溶剂制备及性能研究硕士研究生：王高强导师：王铀教授申请学位：工学硕士学科：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2013年7

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG151U.D.C:621.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEFREE-SOLVENTPREPARATIONANDPROPERTIESOFSUBSTRATEOFLOADCELLSTRAINGAGECandidate：GaoqiangWangSupervisor：Prof.YouWangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpe

3、ciality：Materialsphysics&chemistryAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电阻应变式测力称重传感器在各种高精度的仪器测量中有广泛的应用，但目前我国的高精度的传感器在设计、制备等方面还比较落后，限制其发展的关键因素是应变片基底材料的生

4、产制备工艺尚未解决。为了满足高精度传感器的使用要求，本课题研制了一种玻璃纤维（GF）增强环氧树脂复合材料的薄膜基底，并采用多种实验手段对基底材料的结构、形貌和性能进行了研究。主要研究内容和结果如下：首先，用密炼机混炼固体和液体的环氧树脂，得到无溶剂型的环氧树脂基底胶膜。用DMA分别测试了无溶剂的环氧树脂基底和传统的溶剂型的环氧树脂基底，结果显示：Tg下无溶剂的环氧树脂基底的储能模量是溶剂型环氧树脂基底储能模量的两倍，而且无溶剂环氧树脂基底的蠕变比溶剂型的环氧树脂基底的蠕变明显减小。其次，在环氧树脂中用密炼机混合不同

5、量的1m的玻璃纤维，得到玻璃纤维增强环氧树脂基底材料。用扫描电子显微镜（SEM）观察不同玻璃纤维含量的环氧树脂，发现10%以上的玻璃纤维才能在环氧树脂中形成网状交联的结构，从而起到增强作用。用光学显微镜观察不同固化压力下的环氧树脂胶膜，发现大的压力下得到的胶膜表面光滑，于是采用加压固化。其次，用DSC研究纯环氧树脂和玻璃纤维增强环氧树脂的固化工艺。用低速升温得到纯环氧树脂的固化曲线，得到各阶段固化温度：凝胶化温度100℃，固化温度130℃，后固化温度160℃，并测试不同固化剂含量的环氧树脂的Tg，发现10%固化剂

6、含量的环氧树脂的Tg最高。用同样的方法得到玻璃纤维增强环氧树脂的各阶段固化温度：凝胶化温度90℃，固化温度130℃，后固化温度180℃，研究不同后固化温度下基底的Tg，结果显示：后固化温度为180℃时的玻璃纤维增强环氧树脂基底可以完全固化。并用DMA和DSC分别测试不同玻璃纤维含量的环氧树脂基底的Tg，发现两种方法得到的Tg很接近。最后，用DMA和TG测试了不同玻璃纤维含量的环氧树脂基底的动态力学性能、蠕变性能和耐热性，对比不同温度、不同应力下各个基底材料的蠕变及回复情况。结果显示：低温下，各个基底蠕变均很小，温度

7、升高，20%玻璃纤维的环氧树脂基底的抗蠕变性能明显提高，因此可提高应变片的测量精度和使用温度。热失重结果显示：20%GF的环氧树脂的起始分解温度相比纯环氧提高了40℃。关键词：应变片基底，玻璃纤维增强环氧树脂，固化工艺，蠕变-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractStraingagebasedloadcellarewidelyusedinthemeasurementofmanykindsofhigh-precisioninstrument,however,thedesignation、manufactu

8、reofhigh-precisionloadcellinourcountryarerelativelybackward.Thecriticalpointthatrestrictitsimprovementisthemanufacturingtechniqueofthesubstrateinloadcell.Tosatisfytheoperatingrequi