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樹脂-泡沫鋁復(fù)合材料制備及性能研究（八）

1.5研究意義和內(nèi)容

1.5.1研究意義

近年來，泡沫鋁依靠優(yōu)異的性能在汽車、輪船、人造衛(wèi)星、航天器、軍事裝備、道路隔音等方面有著廣泛的應(yīng)用。但同時(shí)泡沫鋁自身的缺點(diǎn)也較為突出，泡沫鋁自身的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致泡沫鋁的力學(xué)強(qiáng)度較低，阻礙了泡沫鋁材料的推廣使用。填充高分子聚合物對泡沫鋁進(jìn)行增強(qiáng)是近期泡沫鋁研究的熱門，但目前學(xué)者對于填充樹脂種類研究較少，在填充樹脂種類的研究中聚氨酯樹脂出現(xiàn)頻率較高，聚氨酯的缺點(diǎn)是自身強(qiáng)度較低，在受到載荷作用后變形程度較大，導(dǎo)致互穿相復(fù)合材料強(qiáng)度過低。聚脲在抗沖擊吸能方面的應(yīng)用廣泛且強(qiáng)度較高，但其脆性較大的特點(diǎn)導(dǎo)致在受到載荷作用時(shí)容易脆斷失效，這極大限制了其應(yīng)用場景。樹脂共混結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效降低聚氨酯的變形程度并改善聚脲在受力時(shí)脆性過大導(dǎo)致脆性斷裂失效的問題。同時(shí)在高分子聚合物/泡沫鋁復(fù)合材料的研究工作中，學(xué)者通常將研究重點(diǎn)放在高分子聚合物填充泡沫鋁后的復(fù)合材料上，對高分子聚合物自身性能的研究并不完善。本文主要研究了一種新型聚氨酯聚脲樹脂共混體系并進(jìn)行了流變學(xué)和DSC分析，分析得到了最佳填充溫度和時(shí)間，并將這種樹脂共混體系填充到泡沫鋁孔洞中制成復(fù)合材料，進(jìn)行了落錘沖擊等力學(xué)測試，為這種新型互穿相復(fù)合材料在工程界的推廣應(yīng)用提供了參考。

1.5.2研究內(nèi)容

本文的主要研究內(nèi)容包括：

(1)對PU-PUR樹脂共混體系進(jìn)行系統(tǒng)研究。①對PU-PUR樹脂共混體系的流變性能進(jìn)行研究。分析不同樹脂共混體系的粘度-溫度曲線和粘度-時(shí)間曲線，并與對應(yīng)的DSC曲線進(jìn)行分析對比，從而確定PU-PUR樹脂共混體系的最佳固化溫度與時(shí)間。②對PU-PUR樹脂共混體系的樹脂澆鑄體拉伸和壓縮性能進(jìn)行測試。對拉伸和壓縮測試中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量與強(qiáng)度、壓縮比吸能和拉伸斷裂伸長率進(jìn)行了分析，并對拉伸斷面進(jìn)行了SEM觀察。

(2)對Al Foam及PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料進(jìn)行系統(tǒng)研究。①測試Al Foam在不同沖擊能量下的落錘沖擊性能，分析破壞形貌，載荷-時(shí)間曲線，載荷-位移曲線，能量-時(shí)間曲線，分析得到Al Foam在落錘沖擊時(shí)響應(yīng)速度快且吸能比極高，是一種性能優(yōu)異的抗落錘沖擊材料，并得到了Al Foam的擊穿能量。進(jìn)行PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料在50J能量下的落錘沖擊測試，分析破壞形貌、載荷-時(shí)間曲線、載荷-位移曲線、能量-時(shí)間曲線，得到復(fù)合材料破壞形貌中的變形程度、受損面積、裂紋分布等數(shù)據(jù)，得到?jīng)_擊響應(yīng)中的沖擊響應(yīng)速度、沖擊持續(xù)時(shí)間、峰值載荷、沖擊總位移、吸能比等數(shù)據(jù)，通過分析PU-PUR配比對上述性能的影響，得到具有最佳韌性與抗落錘沖擊強(qiáng)度的復(fù)合材料類型。②進(jìn)行Al Foam及PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的壓縮測試，分析應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量與強(qiáng)度、比吸能等數(shù)據(jù)，分析了PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料相比Al Foam、樹脂澆鑄體在抗壓縮位移等方面的優(yōu)勢，并得到具有最佳抗壓縮荷載強(qiáng)度的復(fù)合材料類型。③進(jìn)行Al Foam及PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料的簡支梁沖擊試驗(yàn)，對上述材料的沖擊韌性進(jìn)行對比分析，并得到具有最佳沖擊韌性的復(fù)合材料類型。