不同孔隙结构的硅海绵材料及其力学性能研究_图文

1、 20弹性体第19卷1.4性能表征 孔隙形貌特点:样品孔隙结构及孔壁表面结构用KYKY一2800型扫描电镜测试。孔径:采用平均弦长法测试孔隙尺寸。孔隙率:采用质量一体积直接计算法测试样品孔隙率,计算公式为:吼=(1一PI/P.×100%(1式中:仍为孔隙率;lD,为硅海绵试样的表观密度(试样质量与试样表观体积之比;胁为对应硅实心胶的密度。开孔率以水作介质,采用真空浸泡法,绝对开孔率计算公式为:K=Am×100/(V×P水(2式中:K为绝对开孔率,m为试样浸泡前后质量之差,V为试样体积,P水为水的密度。1.5性能测试断裂强度和断裂伸长率按GB/T5281992标准测

2、试。压缩应力应变和应力松弛性能按GBl040-1992在三思CMT7105万能材料试验机上进行。试样尺寸为65mm×12mm,厚度为0.6O.8mm,加载速度0.5mm/min,松弛试验压缩量为45%。2结果与讨论2.1硅海绵孔隙形态特性的表征图1是采用2种方法制备的密度相近的硅海绵材料的孔隙结构与分布图。从图1(a可以看出,海绵A中分布着较小较密集的孔,孔与孔互相重叠、连通,孔壁较薄,从高倍形貌图图1(c可以看出,海绵A中大的泡孔壁上分布着很多更细小的孔,称之为二级孑L,二级孔的孔径可小到几个微米,在更高倍的SEM图图l(e中可以看出这些泡孔是贯通孔,正是这些通孔的存在,使海绵A具

3、有较高的开孔率i而海绵B的泡孔较大图l(b, 第l期贺传兰,等.不同孔隙结构的硅海绵材料及其力学性能研究21圈12种海绵的表面形貌SEM田大的泡孔上也有许多小的泡孔,泡孔较大且稀疏,互相连通重合的较少,泡孔之间无连接,多呈闭孔状态图1(d;图1(f及图1(g是2种海绵材料的孔壁切面的SEM图,从图中可以看出,海绵B的孔壁比海绵A的孔壁厚得多,孔壁中除分布一些大小不均的凹坑外,几乎看不到海绵A所具有的那种贯通二级孔,内部更多的是闭孔或半闭孔孔隙图l(g,导致其开孔率低,具体测试结果如表1所示。由表1可知,2种方法所制备的硅海绵的密度和孔隙率相近,但平均孔径和开孔率相差很大,这与鼬、M的观测结果相

4、一致。表12种海绵制品的部分孔隙参数2.2硅海绵孔隙形态特性对力学性能的影响2.2.1硅海绵孔隙形态特性对拉伸性能的影响2种孔隙结构的海绵材料的拉伸性能测试结果如表2所示。结果表明:海绵A和海绵B的断裂强度和断裂伸长率相差较大,海绵A比海绵B 的断裂强度和断裂伸长率大,这主要是因为海绵B的平均孔径比海绵A的平均孔径大,在拉伸过程中应力集中点相对较少,从而导致断裂强度和断裂伸长率降低。裹2A、B2种海绵的拉伸性能测试值2.2.2硅海绵孔隙形态特性对压缩性能的影响图2为2种不同孔隙结构的硅海绵材料的压缩应力应变曲线。图3为2种不同孔隙结构的硅海绵的定形变下(压缩量为45%的压缩应力松弛曲线。2.52.0垒1.5R毯1.0O.5Z、柱耩0204060应变/%圈2A、B膏绵的压缩应力应变曲线时问/s田3A、B海绵的应力松弛曲线从图2可以看出,在低应变情况下(小于40%,A、B2种海绵应力应变曲线相似,具有相似的应力一应变行为,在试样压缩过程前期,孔隙变形快,大部分残余气体的排除比较容易,此时海绵材料的压缩模量主要取决于基体骨架的性质和孔隙率,因而2种海绵材料有相同的应力应变行为;在高应变状态下(大于40%,海绵B的屈服应变更长,这是因为当试样压