性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法，其中该制备方法包括：选择一种复合材料，其中该复合材料由基底和中空填充物构成；在可控范围内，选择和计算该复合材料的第一性质，获得该中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的范围；选择和计算该复合材料的第二性质，获得该中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的新的范围。本发明专利技术通过整体化定制复合材料，满足了不同场合，不同条件下的应用，从而提高了高分子复合材料的适用性，达到提高经济效益，降低生产成本的目的。与传统符合泡沫材料相比，在维持原材料所需要的属性的同时，提高其他的第二优先的属性，从而提高产品的可靠性以及结构的稳定性。

Multifunctional composite polymer material with controllable properties and preparation method thereof

The invention provides a multi-functional composite polymer material with controllable performance and a preparation method, in which the preparation method includes: selecting a composite material consisting of a substrate and a hollow filler; in a controllable range, the first property of the composite material is selected and calculated, and the hollow filler is obtained. The thickness of the particles and the range of the volume fraction; select and calculate the second properties of the composite, and obtain the new range of the wall thickness and volume fraction of the hollow filler particles. Through the integration of the composite material, the invention meets the application in different situations and under different conditions, thus improving the applicability of the polymer composite material, improving the economic benefit and reducing the production cost. Compared with the traditional foam material, it improves the other second priority attributes while maintaining the properties required for the raw material, thus improving the reliability of the product and the stability of the structure.

【技术实现步骤摘要】
性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体而言，本专利技术涉及一种性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法。
技术介绍
复合材料是指由两种或两种以上的材料(包括金属、无机材料和高分子材料等)经过化学或物理的工艺而制备的多相材料，各种材料在性能上可以互相取长补短，从而使复合材料的综合性能优于其原材料，用以满足各项应用的不同要求。高分子材料也被称为聚合物材料，通常由一种高分子化合物为基体，通过添加助剂达到相应的性质。相比于金属或者无机材料，高分子材料有许多不可替代的优点，所以受到广泛的应用。现有的高分子复合材料通常通过添加增强材料，以达到提高基体改性的目的。但是经过改性后得到的复合材料，往往只提高了某项性质，而忽略了或牺牲了另外一些性质。目前的高分子复合材料生产工艺并不能提供整体化的性能定制要求，只局限于强化某种性质，导致了另一些性质的削弱，例如纤维增强型复合材料可以极大的增强拉伸性能但会同时降低可压缩性能，发泡型复合材料可以提供较轻的密度但同时极大的降低了力学性能等，这样会导致材料性质只能满足一种条件的需要，从而限制了材料需要满足多种条件时的应用范围。
技术实现思路
本专利技术针对现有方式的上述缺点，提出一种性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法，具体详情如下：该性能可控的多功能复合高分子材料的制备方法包括以下步骤：选择一种复合材料，其中该复合材料由基底和中空填充物构成；在可控范围内，选择和计算该复合材料的第一性质，获得该中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的范围；选择和计算该复合材料的第二性质，获得该中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的新的范围。优选地，该第一性质和该第二性质分别为比杨氏模量、吸水性、热膨胀系数、热传导系数和密度中不同的两种。优选地，该第一性质为比杨氏模量，该第二性质为热膨胀系数。优选地，该基底的材料为乙烯基酯树脂，该中空填充物的材料为空心玻璃微粒。优选地，该复合材料的中空填充物的内外半径比为0.936到0.97。优选地，该复合材料的空隙容积为0到9.8％。此外，本专利技术还公开了一种性能可控的多功能复合高分子材料，其中该材料由上述任一制备方法制备而成。本专利技术通过整体化定制复合材料，满足了不同场合，不同条件下的应用，从而提高了高分子复合材料的适用性，达到提高经济效益，降低生产成本的目的。与传统符合泡沫材料相比，在维持原材料所需要的属性的同时，提高其他的第二优先的属性，从而提高产品的可靠性以及结构的稳定性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术性能可控的多功能复合高分子材料的制备方法的其中一实施例的流程示意图。图2为根据本专利技术的实施例的复合材料的微观结构视图。图3为根据本专利技术的实施例的中空填充物的微观结构视图。图4为根据本专利技术的实施例的不同壁厚的中空玻璃小球结构视图。图5为根据本专利技术的实施例的准静态压缩实验装置示意图。图6为根据本专利技术的实施例的热力学分析装置示意图。图7为根据本专利技术的实施例的不同体积分数与中空玻璃小球密度对应的比模量的示意图。图8为根据本专利技术的实施例的不同体积分数与中空玻璃小球密度对应的热膨胀系数的示意图。图9为根据本专利技术的实施例的不同体积分数与中空玻璃小球密度对应的吸水性的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，该实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。下面通过实施例，结合图1，详细介绍本专利技术性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法。通过本专利技术公开的实施例，公开了一种性能可控的多功能复合高分子材料及其制备方法，其中方法包括步骤：S101：选择一种复合材料，其中该复合材料由基底和中空填充物构成；S102：在可控范围内，选择和计算该复合材料的第一性质，获得该中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的范围；S103：选择和计算该复合材料的第二性质，获得该中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的新的范围。其中，该第一性质和该第二性质分别为比杨氏模量、吸水性、热膨胀系数、热传导系数和密度中不同的两种。具体两种性质可以根据不同的需求，本行业技术人员进行针对性的选择，这里不作具体的限制。在本实施例中，该第一性质为比杨氏模量，该第二性质为热膨胀系数。优选本实施例中该基底的材料为乙烯基酯树脂，该中空填充物的材料为空心玻璃微粒。此外，该复合材料的中空填充物的内外半径比为0.936到0.97。对于本行业技术人员来说，可以根据具体的需求选择具体的数值，这里不作具体的限制。并且，复合材料的空隙容积为0到9.8％。进一步，根据本专利技术的实施例所公开的性能可控的多功能复合高分子材料，采用上述方法的步骤进行制备，这里不再具体赘述。具体地，下面通过其它附图，结合一个具体的实施例进行对上述方法及其相应的材料进行解释说明。需要说明的是，本具体的实施例仅仅是对上述方法进行示例性的解释而不能作为对其进行的限制。在本实施例中，复合材料的基底材料为乙烯基酯树脂，复合材料的微观结构如图2。在本文中，复合材料的中空填充颗粒材料为玻璃，填充物的形状为球形，如图3。复合材料的基底材料为乙烯基酯树脂，使用的催化剂为过氧化丁酮。中空填充颗粒材料为不同密度的中空玻璃小球，由于不同密度的中空玻璃小球的半径基本相同，所以用以区别不同密度中空玻璃小球的主要参数为中空玻璃小球的壁厚，见图4。用以定义中空玻璃小球几何形状的重要参数为内外径比η，具体定义如下：其中，ri为内径，ro为外径。中空玻璃小球的壁厚可以被定义为：w＝ro(1-η)杨氏模量也叫弹性模量，是对固体材料刚度的测量，也是线弹性固体材料的机械性质。杨氏模量定义了在线性变形范围内应力应变的关系。单位通常为兆帕(牛每立方毫米)或者季帕(千牛每立方毫米)。比模量是单位密度的弹性模量，是一种材料的机械性质。比模量是材料承载能力的一个重要指标，比模量越大,零件的刚性就愈大，也称为“比刚度”或“比弹性模量”，单位为帕每千克每立方米。通过杨氏模量和复合材料的密度可以计算出材料的比模量，所用公式如下，其中E‘为比强度，E为杨氏模量，ρ为复合材料密度。吸水性是指材料吸收水分的性质，属于材料本身的物理性质。复合材料的杨氏模量由准静态压缩试验获得，此试验由Instron电子万能材料试验机完成，具体示意图如图5。试验时，样品被固定于底座和可移动的上端之间，可移动的上端保持恒定速率提供10-3的压缩应变率以保证为准静态压缩。在此试验中，样品受到的压力，形变和时间被记录下来用于计算并制作应力应变曲线，由弹性范围线性界限计算出杨氏模量。热膨胀是指物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种性能可控的多功能复合高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选择一种复合材料，其中所述复合材料由基底和中空填充物构成；在可控范围内，选择和计算所述复合材料的第一性质，获得所述中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的范围；选择和计算所述复合材料的第二性质，获得所述中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的新的范围。

【技术特征摘要】
1.一种性能可控的多功能复合高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选择一种复合材料，其中所述复合材料由基底和中空填充物构成；在可控范围内，选择和计算所述复合材料的第一性质，获得所述中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的范围；选择和计算所述复合材料的第二性质，获得所述中空填充物的微粒的壁厚和体积分数的新的范围。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一性质和所述第二性质分别为比杨氏模量、吸水性、热膨胀系数、热传导系数和密度中不同的两种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一性质为比杨氏模量，所述第二性质为热膨胀系数。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨弋，
申请(专利权)人：杨弋，
类型：发明
国别省市：河北,13