納米Cu-PMMA微發(fā)泡復(fù)合材料的制備及其力學(xué)性能研究.pdf

1、PMMA基微發(fā)泡復(fù)合材料由于大量微孔的存在，具有質(zhì)輕、抗壓、防爆等優(yōu)異的力學(xué)性能，在民用包裝業(yè)、交通運輸業(yè)、汽車工業(yè)以及國防軍事上有著重要的應(yīng)用前景。本文通過采用原位技術(shù)在PMMA基體中引入納米銅粒子作為微發(fā)泡過程的異相成核劑，采用超臨界二氧化碳發(fā)泡的工藝制備了納米Cu/PMMA微發(fā)泡復(fù)合材料，主要研究了發(fā)泡工藝對材料泡孔結(jié)構(gòu)和材料密度的影響，并初步探索了材料在準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)加載下的力學(xué)性能。
　　首先以銅鹽CuCl2?2H2O為銅

2、源，N, N?二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑和還原劑，在沒有額外保護(hù)劑的條件下原位合成了高分散的納米 Cu/PMMA溶膠。通過調(diào)整銅鹽的加入量來控制納米Cu/PMMA復(fù)合材料中銅粒子含量。結(jié)果表明：當(dāng)含量低于10 wt.％時，納米銅顆粒呈類球形，粒徑均一且有很高的分散性，當(dāng)高于10 wt.％時，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。由此可以確定制備高發(fā)泡效率材料所需的納米銅粒子的添加量為2％左右。
　　其次，通過反溶劑沉淀技術(shù)和熱壓成型技術(shù)，制備了納米Cu

3、/PMMA復(fù)合材料。采用超臨界二氧化碳發(fā)泡技術(shù)制備了納米Cu/PMMA微發(fā)泡復(fù)合材料。論述了CO2溶解在PMMA中的理論基礎(chǔ)，即路易斯酸堿理論；采用重量分析法測定CO2在PMMA中的吸附量，通過分析確定了微發(fā)泡過程的飽和時間為8個小時；研究了飽和溫度和飽和壓力對CO2在PMMA基體中溶解度的影響，結(jié)果表明：CO2在聚合物中的吸附量隨著溫度的升高而逐漸減小，隨著飽和壓力的升高而逐漸增大。
　　再次，研究了納米銅含量以及發(fā)泡工藝條件對

4、納米Cu/PMMA微發(fā)泡復(fù)合材料的泡孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：納米銅粒子的含量在低于5 wt.％時，微發(fā)泡復(fù)合材料有較高的泡孔密度，高達(dá)1011～1012數(shù)量級，泡孔尺寸很小，均低于5μm；微發(fā)泡材料的泡孔密度隨飽和溫度的升高而下降、飽和壓力的升高而增大、發(fā)泡時間的延長而降低，泡孔尺寸隨飽和溫度的升高而增大、飽和壓力的升高而減小、發(fā)泡時間的延長而增大。研究了發(fā)泡工藝條件對材料密度的影響，通過大量實驗數(shù)據(jù)得到密度與飽和溫度、飽和壓力之間的經(jīng)