基于经典和纳米复合材料的结构应用功能材料：生产与性能

文|南石叙

编辑|南石叙

基于经典和纳米复合材料的结构应用功能材料：生产与性能

高分子复合材料（PCM）结合低密度、高弹性模量和强度，目前广泛应用于飞机、汽车、建筑、体育、医药等各个领域。对增强纤维和液体聚合物粘合剂（PB）的表面进行改性，以提高所得到的经典PCM和纳米改性（NM）PCM的物理力学和操作性能，是聚合物材料科学的一项实际任务。

这项任务既是一个复杂的，也是单独通过各种方法来实现的：从物理层面，以超声波的形式，并与化学结合，与反应塑料为基础生产功能性经典PCM和NMPCM的工艺设计方面相关联。

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此外，采用物理改性的主要方法，同时旨在加强生产此类材料的许多技术操作，以及改善获得的产品和结构的物理机械和操作特性。

许多研究致力于制备、物理力学和操作性能的增强以及功能反应性NMPCM的使用特点。特别是，描述了NMPCM生产技术的发展方向，包括实施其形成纳米技术的经济方面。在用于生产NMPCM的广泛方法中，最好采用实现低频空化方法的技术方法。

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结果表明，制备功能性纳米材料的必要条件是小尺寸和碳纳米填充颗粒在液体聚合物基体中的分布尽可能均匀。将纳米颗粒引入液体聚合物介质的效率不仅取决于剂量，还取决于混合参数。

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有效的物理修正方法和方

1、液体聚合物介质的超声波改性方法

低频空化法作为液体聚合物介质物理改性和增强经典PCM和NMPCM的主要方法。这个作用的主要参数是被处理的液体介质（PB）的频率、振幅、强度、压力、温度和体积。在每种特定情况下，实验设置空化处理的相互依赖的最优参数集。

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在最佳情况下，所得到的空化处理参数导致了固化低聚物和基于其的增强PCM的物理力学和操作性能的提高。

硬化的量取决于待加工的特定类型的低聚物，对于经典硬化反应物，与的初始复合材料相比，可以从40到50%到50%，或者可能增加几次，至于最终的次数，则取决于使用的纳米改性剂的类型。

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研究发现，这种修改无论是在单独的、还是组合的，可变超压也是一种很有前途的方法。特别是，具有形状记忆效应的环氧接头成型结果证实了这一点。对于液体聚合物组合物的超声化单独操作，以及为了制造整个产品的整体。

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2、增强聚合物复合材料生产过程中的超声波改性

修改增强PCM的目的是为了在完成这种修改后取得一系列积极的结果。第一个积极的结果是激活了表面和增强纤维大填料的结构，以提高其对液体EC的润湿性。第二个积极的结果是在强化大填料浸渍前立即将其结构脱气。第三个积极的结果是，在保持最终PCM性能稳定性的同时，超声化、浸渍、液体EC和绕组操作的产量提高。

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另一个积极的结果是浸渍编织填料中PB的含量的稳定，在浸渍和给药操作中其拉伸速度的变化。最后，处理的有效参数有助于提高PCMs的变形强度和粘附特性，降低残余应力水平，提高耐久性，减少累积硬化时间。

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尽管存在大量的空化处理工具，但用于改性液体聚合物介质和基于其的强化填料的技术手段可以有条件地分为浓缩器、速度变压器和辐射板。但应用对象不同，仍有必要确定有效的设计和工艺参数。否则，最终的PCM出现缺陷区域是可能的。

在这种情况下，在治疗浸渍组织的过程中，腔体是基于压电换能器与辐射板，经历弯曲振动。此外，还需要通过计算实验方法来消除辐射矩形板弯曲振动的不均匀性。

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3、聚合物超声波生产工艺流程的设计

设计生产经典PCM和NM功能PCM的技术和设备的任务，旨在识别和研究两者之间的相互关系

一方面是产品的结构、机械和几何参数，以及其生产的工艺因素。例如，得到了液体PBs定向和编织纤维填料纵向和横向浸渍的解析动力学方程，可以预测浸渍时间和浸渍速度，并设计其尺寸。

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此外，为了最大限度地减少材料和时间成本，作为一种规则，用于液体聚合物介质超声化和生产反应性PCM的设计和技术参数的结构和参数建模的方法使用。

而作为结构非均匀介质的定向经典模型的几何参数则是设计工艺制造参数和预测固化经典的应力应变状态的基础。显示了一种使用低频处理生产单向反应性经典PCM和NMPCM的创新方案。

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例如，所研究的使用美国改性的聚合物（环氧）粘合剂的传统结构方案，可以方便地分为以下独立的结构块。

大致分为三部分：用于超声化的块，并在其基础上制备浸渍EC；使用液体EC的定向（编织）纤维填充物的“自由”浸渍块；液体EC对浸渍纤维填充物的剂量应用块。

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在浸渍步骤之前，使用浓缩器对储层中的环氧树脂进行处理。集中器连接到一个磁致伸缩传感器，该传感器由一个发电机供电。

根据浓缩器的选定几何形状，在输出处可以获得引入到液体环氧树脂中振动的振幅A和强度Io的一定值。例如，在准备NM EC的情况下，在其中添加碳纳米管。美国处理的控制参数为：时间τ、温度T、振幅A和强度Io。

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环氧树脂处理后，环氧树脂固化剂从储层进入储层。在这里，将环氧树脂与它的硬化剂与相同的美国浓缩器混合几秒钟，从而产生浸渍组合物。

接着，打开水龙头，并将浸渍组合物注入浴液。之后，干长纤维材料从卷5卷起，卷5经过包膜辊6后进入浴缸1，在那里浸渍已经用我们处理过的液体PB2。在这种情况下，在浸渍填料的横截面上放置长纤维的几种结构形式，这可能会影响浸渍过程的动力学。

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在离开浸渍浴之后，提供了PB2对长纤维材料的初步不受控制的应用。给药区的材料PB在长纤维材料上浸渍和加药的沉积方案：浸渍浴2液体PB3浸渍浴4长测量纤维材料5筒干纤维材料6、9包裹辊7挤压压辊8干燥室10吸收筒11、12一对仪器，13、14发电机15磁致伸缩传感器16波导心器17环氧树脂储罐18环氧树脂固化剂18容器19水龙头20温度调节单元；F1和F2是挤压工作工具11和12对浸渍纤维材料的力；α1和α2是工作工具11和12到浸渍纤维材料表面的斜坡与拉伸速度。

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两侧由仪器以矩形板11和12的形式处理，发射出来自发电机13的单独驱动器。这些板11和12分别以不同的压力F1和F2与材料4接触，材料4被板边缘的边缘浸渍和处理。振动同时沿着板11和板12的宽度和长度传播。

此外，工具11和12沿着材料4的长度相互布置，在相对于材料4的两侧进行加工，并且与材料平面的倾斜角度α1和α2不同。

反过来，工作的仪器11和12由几个由不同的材料制成的不同形状和尺寸的结构元素组成。

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通过调整辐射板的倾斜角α1和α2到材料4的表面，通过改变施加于传感器的功率以及通过施加压力F1和F2来改变PB的含量、其在材料中的分布均匀性以及去除多余的PB。

从浸渍材料中获得的PB的最终旋转是通过挤压制成两个辊7形式的材料的方法进行的。浸渍和挤压的材料随后进入干燥室8，并且在干燥后穿过外壳辊9并缠绕在吸收卷筒10上。

在使用所开发的创新技术和设备时，很大程度上消除了浸渍材料的提取速度，以及由于接触作用导致浸渍材料结构中的空气脱气。

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然后，在综合框架内，只分析了上述扩大的方块及其组成的结构元素，以及它们之间的结构和技术相互关系。实现使用有效设备的开发方法，可以获得广泛的实际无缺陷的经典PCM和NMPCM的功能目的。

研究了聚乙烯管的环氧胶成分、条带、浸渍环氧胶成分的玻璃纤维带、具有形状记忆的热敏电阻连接和表面处理方法。在这些研究中获得的结果是基于天然气管道修复的经典反应塑性塑料和热塑性塑料制造功能材料的另一个例子。

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基于反应质体的碳质塑料的功能

一套基于高负载结构元件的建筑材料的具体要求被设置为：包括同时提供高强度和刚度；抵抗交替动态载荷；小质量；高长期强度。

同样重要的指标是耐热和耐腐蚀，同时保证了设计施工整体的高度可靠性。上述复杂的要求得到了满足，例如，通过基于热固性基质的碳塑料形式的经典和NMPCM。

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例如，基于碳纤维和纳米颗粒改性高清的NMPCM的应用频谱是高负载材料、产品和结构，主要用于化学、造船、机械、工程、建筑、航空、火箭和航空航天和其他工业。

与传统使用的金属、玻璃纤维和有机纤维相比，使用碳塑料的优点是，由于线性膨胀的低温系数，它提高了模塑制品的抗压强度、高弹性模量和疲劳强度、低蠕变和尺寸稳定性。同样重要的优势是抗化学性和抗辐射性指标高，以及良好的可工作性的。

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在钢筋平面上，PCM的性能主要取决于增强材料的性能。而在垂直平面上，PCM的性能在很大程度上受到PB的强度特性和PB与增强填料之间的粘附值的限制。这往往导致在产品运行过程中产生的法向载荷和切向载荷的影响下，PCM层间空间中破坏裂纹的引发和扩展。

这种裂纹在交替、静态和冲击载荷作用下的增长会导致PCM部件的灾难性破坏。因此，碳复合材料的低冲击强度显著降低了其可能的应用面积。提高抗裂性的标准方法是将可溶于环氧物的环氧化物基质中的热塑性聚合物引入其中。

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特别强调的应该是VKU-18tr 结构NM碳复合材料。它是在聚合物结合级ENFB-2 M的基础上生产的，这是一种波彻Ind的等可能织物。采用NTS品牌的占固化聚合物基体质量分数的0.5%的纳米颗粒作为液体PB的纳米调节剂。

将VKU-18tr品牌的碳塑性与最接近的KMU-4-2 m-3692进行了比较，结果表明，VKU-18tr NM碳塑料超过了其模拟材料的操作参数的数量，例如，强度，包括在较高的温度。因此，例如，在170°C的温度下，通过压缩产生的VKU-18tr NM碳塑料的强度要高出54%。中间移位时，多余量为32%，弯曲时为20%。

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