背景技術(shù)：
本公開(kāi)涉及檢測(cè)聚合物中的應(yīng)變。更特別地，本公開(kāi)涉及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中可在目測(cè)時(shí)檢測(cè)應(yīng)變。
對(duì)材料中的應(yīng)變的測(cè)量通常使用儀器完成。僅有極少的可提供應(yīng)變的可視化測(cè)量的材料的例子。一個(gè)例子是液晶體系，其非常依賴于厚度，并且是成本較高的選擇。需要聚合材料中的應(yīng)變的低成本可視化指示。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一些方面，本文的實(shí)施例涉及復(fù)合材料制成品，其包括可擠出的熱塑性基質(zhì)和光致變色著色劑，其中所述光致變色著色劑賦予所述復(fù)合材料可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)。
在一些方面，本文的實(shí)施例涉及方法，其包括將光致變色著色劑添加至可擠出的熱塑性聚合物基質(zhì)以形成混合物、加熱所述混合物以形成復(fù)合材料，其中所述光致變色著色劑賦予所述復(fù)合材料可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)。
在一些方面，本文的實(shí)施例涉及允許可視化檢測(cè)電線中的機(jī)械應(yīng)力的纜線涂層，所述纜線涂層包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯基質(zhì)和光致變色著色劑，其中所述光致變色著色劑賦予所述復(fù)合材料可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)。
具體實(shí)施方式
在實(shí)施例中，提供了復(fù)合材料制成品，其包括可擠出的熱塑性基質(zhì)和光致變色著色劑，其中選擇所述光致變色著色劑以賦予所述復(fù)合材料可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)。
如本文所用，“可擠出的”指能夠例如通過(guò)熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)擠出機(jī)或迫使熱塑性聚合物熔體通過(guò)孔口的類似裝置而熔體擠出的熱塑性基質(zhì)材料?？卓谛螤顭o(wú)需為圓形，孔口可包括任意幾何形狀，如方形、矩形、三角形等。這些幾何形狀中的任意者也可以中空的形式(如中空?qǐng)A柱體)獲得。可擠出的熱塑性基質(zhì)材料可具有在約50℃至約400℃，或約750℃至約340℃范圍內(nèi)的聚合物熔融溫度。
如本文所用，“熱塑性基質(zhì)”指復(fù)合材料的聚合物基質(zhì)組分。熱塑性基質(zhì)可為本文公開(kāi)的復(fù)合材料的本體材料。在實(shí)施例中，復(fù)合材料也可組合超過(guò)一種類型的熱塑性基質(zhì)。熱塑性基質(zhì)可被選擇為具有某些撓曲性質(zhì)，例如材料可具有小于2gpa，如小于1gpa，或小于0.5gpa的彎曲模量。
在實(shí)施例中，可擠出的熱塑性基質(zhì)可為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。在實(shí)施例中，組分丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的比例可分別為約15至約35％:約5至約30％:約40至約60％。在其他實(shí)施例中，可擠出的熱塑性基質(zhì)可基于丙烯酸類聚合物，如聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、尼龍、聚乳酸(pla)、聚苯并咪唑(pbi)、聚碳酸酯(pc)、聚醚砜(pes)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亞胺(pei，如來(lái)自薩比克公司(sabic)的ultem9085)、聚苯醚(ppo)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚苯醚、聚苯砜(ppsf，亦稱來(lái)自索爾維公司(solvay)的radelr)、聚己內(nèi)酯。前述可擠出的熱塑性基質(zhì)材料中的任意者可組合使用或者可作為上述的共聚物使用。
如本文所用，“光致變色著色劑”通常指當(dāng)暴露于光照射時(shí)可改變顏色的顏料和染料。根據(jù)本文的實(shí)施例，已發(fā)現(xiàn)某些光致變色著色劑不僅在光照射時(shí)，而且在經(jīng)受物理應(yīng)力時(shí)響應(yīng)顏色變化。在實(shí)施例中，光致變色著色劑選擇為第一類型，由此顏色變化在光誘導(dǎo)的顏色變化方面也是可逆的。光致變色著色劑的例子包括但不限于三芳基甲烷、芪、氮雜芪、硝酮、俘精酸酐、螺吡喃、萘并吡喃、螺惡嗪、醌、二芳基乙烯。在實(shí)施例中，可在本文的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中使用光致變色著色劑的任意組合。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑(或染料和其他化合物類型)可選自多種類別，包括但不限于三芳基甲烷、芪、氮雜芪、硝酮、俘精酸酐、螺吡喃、萘并吡喃、螺惡嗪、醌和二芳基乙烯。在實(shí)施例中，光致變色著色劑可包括公開(kāi)于dürr等人，‘photochromism,molecules&systems’,elsevierpublishing2003中的那些。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為螺吡喃或螺惡嗪。在實(shí)施例中，光致變色著色劑可具有式a的結(jié)構(gòu)：
其中：x為ch或n；r1可為鹵素或c1-c4烷氧基；r2、r3、r4和r5獨(dú)立地選自硝基、鹵素和c1-c4烷氧基；或者r2、r3、r4和r5的任意相鄰(即，鄰位的)對(duì)在一起可形成另一稠合苯環(huán)。鹵素可包括例如cl、br、i和f。c1-c4烷氧基可包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、異丁氧基和叔丁氧基。
例如，光致變色著色劑可為式1的結(jié)構(gòu)：
其他式a的化合物如下示于實(shí)例中。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為三芳基甲烷，如：取代的無(wú)色氰化物(leucocyanide)族。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為芪，如：取代的dhp(4a,4b-二氫菲)。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為氮雜芪。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為硝酮，如：二芳基硝酮。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為俘精酸酐，如：二苯基俘精酸酐。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為螺吡喃，如：螺1,3,3-三甲基吲哚啉-β-萘并吡喃(1)。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為萘并吡喃，如：如公開(kāi)于u.s.5,411,679中的3-(2,4-二甲氧基苯基),3-(4-甲氧基苯基)-(3h)-苯并(b)呋喃并[2,3-f]-1-苯并吡喃。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為螺惡嗪，如：1,3-二氫-1,3,3-三甲基螺[2h-吲哚-2,3’-[3h]萘并[2,1-b][1,4]惡嗪]。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為二芳基乙烯，如：公開(kāi)于u.s.2010/0215599中的1,2-雙(2-甲基-5-苯基-3-噻吩基)-3,3,4,4,5,5-六氟環(huán)戊烯(商標(biāo)名dae-mp(山田化學(xué)公司(yamadachemical)))。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為偶氮苯。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可為醌，如1-苯氧基蒽醌。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑基于無(wú)機(jī)銀或鋅鹽，包括鹵化物鹽。例子包括但不限于氯化銀、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋅(ii)、氯化鈷(ii)、硝酸銅(ii)、氯化汞(ii)、氯化錫(ii)。也可使用有機(jī)金屬鹽，如環(huán)烷酸鋇、環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸鈷、環(huán)烷酸鉛和環(huán)烷酸銻(iii)。其他包括公開(kāi)于u.s.2004/0259975中的那些。
在實(shí)施例中，光致變色著色劑可以以在復(fù)合材料的約0.1重量％至復(fù)合材料的約5.0重量％，或復(fù)合材料的約0.2重量％至約3.0重量％，或復(fù)合材料的約0.3重量％至約1.0重量％范圍內(nèi)的量存在。
在實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)復(fù)合材料施加熱量，可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)為可逆的。如本文所用，“應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化”意指在復(fù)合材料處于物理應(yīng)力(包括但不限于彎曲、撓曲、沖擊、剪切應(yīng)力及其組合)下的區(qū)域處，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的顏色改變。
在實(shí)施例中，復(fù)合材料制成品可采取長(zhǎng)絲、涂層或膜的形式。在實(shí)施例中，復(fù)合材料制成品為長(zhǎng)絲。在實(shí)施例中，復(fù)合材料制成品為涂層。在實(shí)施例中，復(fù)合材料制成品為中空管，所述中空管設(shè)計(jì)為包覆電線或包覆作為纜線的一束電線。在一些這種實(shí)施例中，對(duì)于觀察者的眼睛可視的顏色變化可表示纜線上物理應(yīng)力的位置。
在實(shí)施例中，本文的復(fù)合材料制成品可具有在約0.01吉帕斯卡至約4.0吉帕斯卡范圍內(nèi)的彈性模量。
在實(shí)施例中，提供了方法，其包括將光致變色著色劑添加至可擠出的熱塑性聚合物基質(zhì)以形成混合物，以及加熱所述混合物以形成復(fù)合材料，其中選擇所述光致變色著色劑以賦予所述復(fù)合材料可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)。
在實(shí)施例中，所述方法還包括將所述復(fù)合材料研磨成丸粒。在實(shí)施例中，所述方法還包括在熔體擠出機(jī)中擠出所述丸粒以提供復(fù)合材料的長(zhǎng)絲。在實(shí)施例中，可將所述長(zhǎng)絲纏繞至線軸上以包裝和運(yùn)輸用于下游使用。
在實(shí)施例中，長(zhǎng)絲可選擇為具有適用于增量制造(即3-d打印機(jī))裝置中的直徑。在這種實(shí)施例中，方法還可包括使用長(zhǎng)絲3-d打印三維物體。所得三維物體可包括一個(gè)部分，在使用時(shí)需要在所述部分處進(jìn)行應(yīng)力評(píng)估。例如，打印的螺母/螺栓組件，其中當(dāng)通過(guò)扳手緊固螺母/螺栓時(shí)，其上的應(yīng)變可通過(guò)顏色變化而可視化顯示。
在實(shí)施例中，方法還包括在纜線和/或電線上由本文公開(kāi)的復(fù)合材料形成涂層。涂布過(guò)程可起始于丸?；蜷L(zhǎng)絲，或甚至糊劑。例如，可通過(guò)圍繞纜線模制或者浸涂而將所述糊劑施用至纜線。在實(shí)施例中，作為擠出的替代方式，可使丸?；蚱渌问降膹?fù)合材料制成品進(jìn)一步經(jīng)受模制技術(shù)。復(fù)合材料制成品領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可使用其他技術(shù)來(lái)操作本文公開(kāi)的復(fù)合材料制成品。
在實(shí)施例中，可在本文的方法中使用前述光致變色著色劑中的任意者，包括具有式1的結(jié)構(gòu)的光致變色著色劑：
在實(shí)施例中，本文公開(kāi)的方法可以以如下量使用光致變色著色劑：所述量在復(fù)合材料的約0.1重量％至復(fù)合材料的約5.0重量％范圍內(nèi)。
在實(shí)施例中，產(chǎn)生復(fù)合材料制成品的本文的方法可包括本領(lǐng)域使用的任何另外的復(fù)合材料制造技術(shù)。復(fù)合材料的另外的操作的非限制性的例子包括注塑成型、吹塑成型、壓縮成型、氣體注塑成型、熱成型和擠出。
在實(shí)施例中，提供了允許可視化檢測(cè)電線中的機(jī)械應(yīng)力的纜線涂層，所述纜線涂層包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯基質(zhì)和光致變色著色劑，其中所述光致變色著色劑賦予所述復(fù)合材料可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化性質(zhì)。在實(shí)施例中，纜線涂層中使用的復(fù)合材料可包含光致變色著色劑，所述光致變色著色劑在光誘導(dǎo)的顏色變化方面為可逆的。
在實(shí)施例中，在纜線涂層復(fù)合材料中使用的光致變色著色劑具有式1的結(jié)構(gòu)：
在實(shí)施例中，纜線涂層的復(fù)合材料可具有以如下量存在的光致變色著色劑：所述量在復(fù)合材料的約0.1重量％至復(fù)合材料的約5.0重量％范圍內(nèi)。在實(shí)施例中，通過(guò)將熱量施加至纜線涂層，所述纜線涂層可提供可逆的應(yīng)變誘導(dǎo)的顏色變化。
在實(shí)施例中，一旦由本文公開(kāi)的復(fù)合材料制成品形成的任意物體(包括用于電線的纜線涂層)為其最終形式，則其可被進(jìn)一步涂布。所述進(jìn)一步的涂層可設(shè)計(jì)為降低在環(huán)境暴露時(shí)的光氧化和其他劣化。
在實(shí)施例中，纜線涂層的復(fù)合材料設(shè)計(jì)為具有在約0.1mm至約5mm范圍內(nèi)的厚度。舉例而言，約2mm的孔口適于具有約1.74mm的直徑的長(zhǎng)絲的目標(biāo)涂層。
在示例性實(shí)施例中，提供了一種復(fù)合材料，其包含與光致變色分子共混的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)。所述復(fù)合材料可通過(guò)如下方式制得：熔融混合，隨后擠出通過(guò)熔體流動(dòng)指數(shù)機(jī)以提供長(zhǎng)絲。長(zhǎng)絲可被撓曲，并在應(yīng)變區(qū)域中褪色。褪色可在膜中保持，并可在復(fù)合材料被加熱至其軟化溫度以上時(shí)再次著色。此類復(fù)合材料可用于例如電線的纜線涂層中。
在特定實(shí)施例中，著色劑/聚合物復(fù)合材料可通過(guò)將約0.5wt％的螺吡喃1(螺1,3,3-三甲基吲哚啉-β-萘并吡喃)加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)中而制得。
在混合之后，可研磨復(fù)合材料，并將其進(jìn)料通過(guò)mfi(熔體流動(dòng)指數(shù))擠出機(jī)以提供約2至3英尺的長(zhǎng)絲，盡管長(zhǎng)度不必如此限定。
呈遞如下實(shí)例以說(shuō)明本公開(kāi)的實(shí)施例。這些實(shí)例旨在僅僅為說(shuō)明性的，且不旨在限制本公開(kāi)的范圍。而且，除非另外指出，否則份數(shù)和百分?jǐn)?shù)以重量計(jì)。如本文所用，“室溫”指約20℃至約25℃的溫度。
實(shí)例
實(shí)例1
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物1。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。將0.25g光致變色化合物1(1,3,3-三甲基吲哚啉-β-萘并吡喃，tci化學(xué)公司(tcichemical)，產(chǎn)品號(hào)t0423)逐漸進(jìn)料至料斗中，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。(回收43.91g)。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生4.48g具有亮品紅色的長(zhǎng)絲部分。長(zhǎng)絲為1.07m長(zhǎng)，具有2.12-2.25mm的直徑。
實(shí)例2
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在pcl(聚己內(nèi)酯)中包含約0.5％的光致變色化合物1。
將49.75g的pcl聚合物(instamorph，亞利桑那州斯科茨代爾的快樂(lè)線狗有限責(zé)任公司(happywiredog,llc,scottsdale,az))進(jìn)料至加熱至62℃的haake混合器中。將0.25g光致變色化合物1(1,3,3-三甲基吲哚啉-β-萘并吡喃(t0423)，奧勒岡州波特蘭的tci化學(xué)公司(tcichemical,portland,or))逐漸進(jìn)料至料斗中，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。(回收43.87g)。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置，并在90℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。在擠出9.18分鐘之后，產(chǎn)生5.55g具有半透明品紅色的長(zhǎng)絲部分。長(zhǎng)絲為1.48m長(zhǎng)，具有1.67-2.02mm的直徑。
實(shí)例3
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在pla(聚乳酸)中包含約0.5％的光致變色化合物1。
將49.75g的pla聚合物(ingeobiopolymer4043d，明尼蘇達(dá)州明尼唐卡的萘琪沃克有限責(zé)任公司(natureworksllc,minnetonka,minnesota))進(jìn)料至加熱至170℃的haake混合器中。將0.25g光致變色化合物1(1,3,3-三甲基吲哚啉-β-萘并吡喃(t0423)，奧勒岡州波特蘭的tci化學(xué)公司(tcichemical,portland,or))逐漸進(jìn)料至料斗中，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。(回收44.69)。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置，并在170℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。在擠出4.83分鐘之后，產(chǎn)生7.24g具有不透明品紅色的長(zhǎng)絲部分。長(zhǎng)絲為1.91m長(zhǎng)，具有1.36-2.04mm的直徑。
如下實(shí)例4至13為預(yù)示的，其使用如實(shí)例1中的abs聚合物，預(yù)計(jì)可得自西格瑪奧德里奇公司(sigmaaldrich)的各種光致變色染料(螺吡喃和螺惡嗪)以基本上相同的方式起作用。
實(shí)例4
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物2(1’,3’-二氫-1’,3’,3’-三甲基-6-硝基螺[2h-1-苯并吡喃-2,2’-(2h)-吲哚)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物2逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例5
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物3(1’,3’-二氫-8-甲氧基-1’,3’,3’-三甲基-6-硝基螺[2h-1-苯并吡喃-2,2’-(2h)-吲哚)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物3逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例6
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物4(1,3-二氫-1,3,3-三甲基螺[2h-吲哚-2,3’-[3h]萘并[2,1-b][1,4]惡嗪)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物4逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例7
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物5(6,8-二溴-1’,3’-二氫-1’,3’,3’-三甲基螺[2h-1-苯并吡喃-2,2’-(2h)-吲哚)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物5逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例8
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物6(5-氯-1,3-二氫-1,3,3-三甲基螺[2h-吲哚-2,3’[3h]菲并[9.10-b][1,4]惡嗪)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物6逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例9
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物7(6-溴-1’,3’-二氫-1’,3’,3’-三甲基-8-硝基螺[2h-1-苯并吡喃-2,2’-(2h)-吲哚)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物7逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例10
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物8(5-氯-1,3-二氫-1,3,3-三甲基螺[2h-吲哚-2,3’[3h]萘并[2,1-b][1,4]惡嗪)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物8逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例11
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物9(1’,3’-二氫-5’-甲氧基-1’,3’,3’-三甲基-6-硝基螺[2h-1-苯并吡喃-2,2’-(2h)-吲哚)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物9逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例12
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物10(1,3-二氫-1,3,3-三甲基螺[2h-吲哚-2,3’-[3h]菲并[9,10-b][1,3]惡嗪)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物10逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例13
該實(shí)例描述了用于制備根據(jù)本文的實(shí)施例的示例性復(fù)合材料的過(guò)程，所述復(fù)合材料在abs中包含約0.5％的光致變色化合物11(5-甲氧基-1,3,3-三甲基螺[吲哚啉-2,3’-[3h]萘并[2,1-b]吡喃)。
將49.75g的abs聚合物(absmg94，猶他州普萊森特格羅夫的開(kāi)源3d打印有限責(zé)任公司(opensource3dprintingllc,pleasantgrove,ut))進(jìn)料至加熱至190℃的haake混合器中。然后將0.25g光致變色化合物11逐漸進(jìn)料至料斗，混合物在30rpm下配混30分鐘。在30分鐘之后，關(guān)閉haake混合器，將混合物從混合器中移出。在冷卻之后，將材料研磨成細(xì)丸粒，進(jìn)料至熔體流動(dòng)指數(shù)(mfi)裝置中，并在190℃下平衡6分鐘。接著，使用16.96kg砝碼將丸粒擠出通過(guò)2mm直徑的沖模。將溫度增加至200℃以改進(jìn)流動(dòng)。產(chǎn)生具有亮色的長(zhǎng)絲部分。
實(shí)例14
應(yīng)變計(jì)性質(zhì)演示
用手將來(lái)自實(shí)例1的長(zhǎng)絲片段手動(dòng)撓曲至約60度。撓曲部分立即在撓曲區(qū)中褪色。在矯直材料之后，褪色保持。在使用熱風(fēng)槍將撓曲的長(zhǎng)絲加熱至約140℃之后，撓曲長(zhǎng)絲返回至其初始品紅色。
盡管本文的實(shí)施例提供了允許目測(cè)應(yīng)變的復(fù)合材料，但也可基于未彎曲區(qū)域與彎曲區(qū)域之間的光密度差來(lái)測(cè)量應(yīng)變。
在撓曲載荷下光致變色長(zhǎng)絲的光密度的測(cè)量：使用keyence數(shù)字顯微鏡獲取長(zhǎng)絲的高分辨率圖像并打印。在每個(gè)圖像的十字區(qū)域中使用gretagmacbeth光密度計(jì)在打印的圖像上測(cè)量l*光密度。由于長(zhǎng)絲的曲率和小的橫截面積，不可能直接在部件上測(cè)量密度。l*a*b*值和密度的概要如下示于表1中。
表1