原位復(fù)合材料

原位復(fù)合材料的概念是Celanese公司的G.Kiss于1987年提出的。這種材料一般是指熱致性液晶聚合物（LCP）與熱塑性聚合物（TP）共混而形成的復(fù)合材料。它是以LCP作為增強(qiáng)劑，TP作為基體就地形成的微纖結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高基體力學(xué)性能的目的。比如國外，CHEN等研究了聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)與納米CaCO3復(fù)合材料的流變性PBMA/CaCO3復(fù)?合材料是由BMA與MA所沉淀的CaCO3原位共聚合而成，分析比較了BMA/CaCO3混合物和PBMA/CaCO3復(fù)合材料的流變性。結(jié)果表明:BMA/CaCo3混合物的黏性隨CaCO3含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同)的增加而有明顯的增大。在復(fù)合材料原位聚合過程中從BMA/CaCO3混合物到PBMA/CaCO3復(fù)合材料反應(yīng)體系的黏度增加了104。國內(nèi)，董先明等通過原位聚合法制備了炭黑/聚甲基丙烯酸甲酯(CB/PMMA)、炭黑/聚甲基丙烯酸丁酯(CB/PBMA)和炭黑/聚甲基丙烯酸-2-乙基己酯(CB/PEHMA)3種導(dǎo)電復(fù)合材料，研究了這3種聚合物基體對復(fù)合材料的導(dǎo)電性影響下降趨勢，多分散性系數(shù)PDI變大，而且炭黑粒子表面發(fā)生了接枝聚合反應(yīng)，這有利于炭黑粒子在聚合物基體中的分散。苑會林等研究了納米CaCO3原位本體聚合丙烯的方法及其產(chǎn)品的性能。采用經(jīng)表面處理的納米CaCO3和加入聚合釜的方法，經(jīng)在12m3聚合釜的本體聚合生產(chǎn)表明，聚合物產(chǎn)品中納米CaCO3分散均勻，物理性能和熱性能均有所改善，其是機(jī)械性能顯著提高。利用毛細(xì)管流變儀研究了產(chǎn)品的流變行為結(jié)果表明復(fù)合材料的表觀黏度對溫度的變化不敏感。鄔潤德等通過有機(jī)單體原位聚合包覆納米CaCO3與聚丙烯(PP融熔共混合制備了PP/納米CaCO3復(fù)合材料，研究了填料/包覆聚合物比、接枝聚丙烯以及復(fù)合填料含量對缺口沖擊強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，納米CaCO3只需填加5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))就可以將缺口沖擊強(qiáng)度提高為原樹脂的2倍左右。張廣平等在反應(yīng)器原位分散共聚中加入成核劑和納米CaCO3制備增強(qiáng)型聚丙烯共聚物，增強(qiáng)型共聚物的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和熱變形溫度大幅提高，拉伸強(qiáng)度也有所增強(qiáng)，同時結(jié)晶峰溫度顯著提高，且半結(jié)晶時間明顯減少。王平華等對PP/PMMA/CaCO3納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進(jìn)行了研究。分別將不同表面處理的納米CaCO3粒子與聚合物PP共混，制備PP/CaCO3和PP/PMMA/CaCO3納米復(fù)合材料。用TEM觀察表面處理后的納米粒子的粒徑及分散情況，發(fā)現(xiàn)復(fù)合粒子分散較均勻。研究了復(fù)合材料的結(jié)晶行為，發(fā)現(xiàn)原位聚合制備的PMMA/CaCO3納米復(fù)合粒子與PP共混后，PP有異相成核作用，出現(xiàn)了不穩(wěn)定的β晶型，PP/PMMA/CaCO3納米復(fù)合材料力學(xué)性能有大幅度的提高 。

由于這些原位生成的第二相與基體間的界面無雜質(zhì)污染，兩者之間有理想的原位匹配，能顯著改善材料中兩相界面的結(jié)合狀況，使材料具有優(yōu)良的熱力學(xué)穩(wěn)定性；其次，原位復(fù)合省去了第二相的預(yù)合成，簡化了工藝，降低了原材料成本；另外，原位復(fù)合還能夠?qū)崿F(xiàn)材料的特殊顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計并獲得特殊性能，同時避免因傳統(tǒng)工藝制備材料時可能遇到的第二相分散不均勻，界面結(jié)合不牢固以及因物理、化學(xué)反應(yīng)使組成物相喪失預(yù)設(shè)計性能等不足的問題 。

原位復(fù)合材料（in-situ?composite）：用短纖維來增強(qiáng)熱塑性樹脂早已成為高分子材料領(lǐng)域中的一個普通和重要的技術(shù)。短纖維的加入一般會導(dǎo)致聚合物熔體粘度上升、加工困難和能耗增加、螺桿和機(jī)筒磨損增加并且壽命減短，一方面難以得到均勻的纖維分散，一方面常會導(dǎo)致物料污染和性能下降 。

根據(jù)材料設(shè)計的要求選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)劑（氣相、液相或固相），在適合的溫度下借助于基材之間的物理化學(xué)反應(yīng)，原位生成分布均勻的第二相（或稱增強(qiáng)相）。

陶瓷增強(qiáng)體的種類、形貌（晶須或顆粒）、尺寸是影響金屬基復(fù)合材料（MMCs）性能的關(guān)鍵共性基礎(chǔ)科學(xué)問題。本項目研究具有不同形貌與尺寸的原位自生陶瓷顆粒與晶須對鈦基復(fù)合材料（TMCs）的混雜增強(qiáng)效應(yīng)與機(jī)理。研究原位自生增強(qiáng)TMCs的制備工藝，分析增強(qiáng)體的形貌、尺寸等因素對復(fù)合材料微觀組織和各項力學(xué)性能的不同影響；從材料學(xué)的角度出發(fā)，研究原位自生顆粒與晶須對TMCs材料的混雜增強(qiáng)效應(yīng)，并探討其混雜增強(qiáng)機(jī)理；結(jié)合計算機(jī)數(shù)值模擬分析方法建立混雜增強(qiáng)效應(yīng)對材料不同性能的影響模型，揭示混雜效應(yīng)與材料力學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律性。本項研究將對TMCs性能優(yōu)化起重要指導(dǎo)作用，為采用材料設(shè)計的思想制備高性能TMCs提供理論基礎(chǔ)與指導(dǎo)，對促進(jìn)鈦基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用有重要意義，并對其它顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的設(shè)計與制備具有參考與借鑒意義。 2100433B

本書從復(fù)合材料修補(bǔ)金屬損傷結(jié)構(gòu)的工程實用性出發(fā)，系統(tǒng)介紹了復(fù)合材料快速原位膠接修補(bǔ)設(shè)計方法，包括修補(bǔ)材料體系、修補(bǔ)強(qiáng)度計算與評估分析、修補(bǔ)方案、修補(bǔ)工藝及設(shè)備等具體問題，同時也給出了部分修補(bǔ)試驗驗證以及國內(nèi)外典型修理案例實踐等相關(guān)內(nèi)容。