原位生長鈦基復合材料

陶瓷增強體的種類、形貌（晶須或顆粒）、尺寸是影響金屬基復合材料（MMCs）性能的關鍵共性基礎科學問題。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合材料（TMCs）的混雜增強效應與機理。研究原位自生增強TMCs的制備工藝，分析增強體的形貌、尺寸等因素對復合材料微觀組織和各項力學性能的不同影響；從材料學的角度出發(fā)，研究原位自生顆粒與晶須對TMCs材料的混雜增強效應，并探討其混雜增強機理；結合計算機數(shù)值模擬分析方法建立混雜增強效應對材料不同性能的影響模型，揭示混雜效應與材料力學性能之間的內在聯(lián)系與規(guī)律性。本項研究將對TMCs性能優(yōu)化起重要指導作用，為采用材料設計的思想制備高性能TMCs提供理論基礎與指導，對促進鈦基復合材料的發(fā)展與應用有重要意義，并對其它顆粒增強金屬基復合材料的設計與制備具有參考與借鑒意義。 2100433B

原位復合材料的概念是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）共混而形成的復合材料。它是以LCP作為增強劑，TP作為基體就地形成的微纖結構，從而達到提高基體力學性能的目的。比如國外，CHEN等研究了聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)與納米CaCO3復合材料的流變性PBMA/CaCO3復?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復合材料的流變性。結果表明:BMA/CaCo3混合物的黏性隨CaCO3含量(質量分數(shù)下同)的增加而有明顯的增大。在復合材料原位聚合過程中從BMA/CaCO3混合物到PBMA/CaCO3復合材料反應體系的黏度增加了104。國內，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種導電復合材料，研究了這3種聚合物基體對復合材料的導電性影響下降趨勢，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，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品的性能。采用經表面處理的納米CaCO3和加入聚合釜的方法，經在12m3聚合釜的本體聚合生產表明，聚合物產品中納米CaCO3分散均勻，物理性能和熱性能均有所改善，其是機械性能顯著提高。利用毛細管流變儀研究了產品的流變行為結果表明復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復合材料，研究了填料/包覆聚合物比、接枝聚丙烯以及復合填料含量對缺口沖擊強度的影響。結果表明，納米CaCO3只需填加5%(質量分數(shù))就可以將缺口沖擊強度提高為原樹脂的2倍左右。張廣平等在反應器原位分散共聚中加入成核劑和納米CaCO3制備增強型聚丙烯共聚物，增強型共聚物的沖擊強度、彎曲強度和熱變形溫度大幅提高，拉伸強度也有所增強，同時結晶峰溫度顯著提高，且半結晶時間明顯減少。王平華等對PP/PMMA/CaCO3納米復合材料的制備、結構及力學性能進行了研究。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)復合粒子分散較均勻。研究了復合材料的結晶行為，發(fā)現(xiàn)原位聚合制備的PMMA/CaCO3納米復合粒子與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納米復合材料力學性能有大幅度的提高 。