镍铝合金粉末/硅橡胶复合柔性线材的制备及其性能的研究

刘凤娇

摘 要：以双组分室温硫化硅橡胶为成型剂，通过机械共混制得镍铝合金粉末/硅橡胶复合材料，采用挤压方式使其成型为柔性线材;考察了硅橡胶主剂对柔性线材的力学强度、微观结构等性能的影响。试验表明，随着硅橡胶主剂分子量的增加，硅橡胶对粉末的粘接包覆效果越好，柔性线材的断裂伸长率显著提高，柔韧性也相对更好，但柔性线材的拉伸强度有一定降低。

关键词：成型剂;合金粉末;柔韧性

0引言

热喷涂线材是应用最早的热喷涂材料[1]，柔性线材作为其中一种，可将任何粉末材料根据需要制成可弯曲的喷涂用软线，相比粉末状，拓宽了喷涂材料的适用性，且便于喷涂操作。与粉末喷涂材料相比，在组分种类较多情况下，克服了组分容易偏析的问题，避免造成涂层微区成分不均匀和性能不稳定的现象，进而保证了涂层的性能[2]。

硅橡胶是一种高分子有机弹性体，硫化前为线型聚硅氧烷，硫化后为具有网络结构的高分子弹性体。[3]硅橡胶因其优异的性能使其在航空航天、电子电器、化工、机械和生物医疗领域有着广泛的应用[4]。

本实验是将镍铝合金粉末与有机成型剂硅橡胶均匀混合，通过挤压成型的方法将其压制成柔性线材。硅橡胶对合金粉末不仅有良好的防潮作用，其良好的弹性有助于提高产品的运输性和使用性。本实验选用硅橡胶做成型剂，制备出具有弹性好、力学强度适宜的镍铝合金/硅橡胶复合柔性线材，解决了线材韧性低、易断裂的问题，并研究了硅橡胶各分子量对其综合性能的影响。

1试验过程与方法

1.1原材料

1.2实验仪器及设备

1.3分析测试方法

1.3.1拉伸性能测试

恒湿条件下室温固化7天后样品，在万能材料试验机上采用拉伸模式测量样品拉伸强度与断裂伸长率。试样试验长度100mm，拉伸速度100mm/min，测试试样不少于5个，取平均值。

1.3.2卷绕性能测试

参照GB/T4909.7-2009《裸电线试验方法 第7部分：卷绕试验》，考察柔性线材的表面状态，将线材围绕刚性棒材紧密缠绕8圈后，不出现缺陷、断裂等为合格，测试样品6个，计算合格率。

1.3.3弯曲性能测试

参照GB/T4909.5-2009《裸电线试验方法 第5部分：弯曲试验》，考察柔性线材承受弯曲作用的能力，将线材分别做弯曲半径0mm和弯曲半径2mm的反复弯折，直到断裂为止计算断裂时的弯折次数。

1.4柔性线材的制备

分别按一定比例量取固化剂及其他助剂，将其混合均匀后倒入到合金粉末中，继续搅拌至混合液完全均匀分散在粉末中。将称量好的硅橡胶主剂倒入上述的粉末中，充分搅拌捏合，使用压条机挤压成形， 室温放置12小时。

2试验结果与讨论

端羟基聚二甲基硅氧烷作为硅橡胶主剂其分子量与产品性能紧密相关，其分子量大小将直接影响胶的强度、柔韧性与施工流动性，进而影响产品的最终性能。本试验选取了分子量为10万、12万、14万的样品进行测试。

2.1分子量对柔性线材拉伸性能的影响

表3为三种不同分子量的硅橡胶主剂制成样条的拉伸性能，可以看到，随着分子量的增大，拉伸强度呈降低趋势，而断裂伸长率呈上升趋势。这是由于低分子量端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量较高，因此交联度高，所生成的三维网状结构的交联密度大，具有较好的载荷承受能力，故拉伸强度较高，而高分子量的聚二甲基硅氧烷具有更长的分子链结构，这使得其柔顺性能进一步提高，其断裂伸长率更高，但由于羟基含量的降低，使其交联度低，因此拉伸强度下降。

2.2分子量对柔性线材卷绕性能的影响

卷绕试验是用以检验线材或丝材承受卷绕变形性能，以显示其表面缺陷的试验。实验过程中发现，同一条件下，分子量越高的线材发生断裂和裂纹的现象越少，合格率越高，从表4可以看到，随着卷轴直径的增大，其合格率也越高，这主要是因为分子量高的线材具有更优良的柔韧性，因此具有更好的承受卷绕变形的能力。

2.3分子量对柔性线材弯曲性能的影响

弯曲性能主要用来检验材料在经受弯曲负荷作用时的性能.从表5中可以看到，随着分子量的增加，线材的弯曲性能越好，分子量为14万时，在极限弯曲半径为0mm的条件下弯折100次以上也未断裂。

2.4柔性线材断面微观形貌

对柔性线材形貌进行SEM观察，从软条的断面图中可以看到，随着分子量的增大，成型剂对粉末的粘接越密实，粉末牢牢地镶嵌在成型剂中，这是由于分子量高的成型剂其韧性更高，对金属粉末的粘接包覆效果越好，这有利于线材送丝速率的提高，从而提高柔性线材的喷涂效率。而分子量低的成型剂由于其韧性较低使得其对粉末的粘接包覆效果变差，造成断面有很多的孔洞等缺陷。

3结论

（1）硅橡胶作为一种高分子有机弹性体，其良好的粘接包覆性能及力學性能，是柔性线材成型剂的良好选择，可以解决线材易断裂的问题;

（1）随着硅橡胶主剂分子量的增加，柔性线材的断裂伸长率显著提高，柔韧性相对更好，但由于分子量的提高，交联度下降，对拉伸强度存在一定影响;

（2）随着硅橡胶主剂分子量的增加，成型剂对金属粉末的粘接包覆效果越好，孔洞裂纹等缺陷出现的几率就越小。

参考文献：

[1]王海军.热喷涂材料及应用[M].北京：国防工业出版社，2008：10.

[2]方波，田晔，王璐，等.火焰喷涂镍铝合金柔性线材及涂层性能的研究[J].热喷涂技术，2009，1（2）：27-30.

[3]王锦成，陈月辉，王继虎，等.甲基乙烯基硅橡胶/有机蒙脱土母炼胶纳米复合材料的制备、结构与性能[J].合成橡胶工业，2008，3：227-231.

[4]王林，张利等.硅橡胶补强填料的研究进展[J].山东化工，2010，39（12）：33-36.