不同介孔結構的Si02對日本住友化學 SUMIPEX HT25X PMMA性能的影響
PMMA塑膠材料是一種透光性能和可加工性能優(yōu)異的一款材料，已成為科研工作者廣泛研究的一種高性能樹脂基體，但其力學性能尤其是強度和韌性較低，熱穩(wěn)定性低等缺點，局限了其在更多領域的應用。介孔材料優(yōu)異的吸附性能可使單體或聚合物進入介孔中，得到一種新型的具有納米網絡結構的雜化材料。日本住友化學 SUMIPEX HT25X PMMA向聚合物基體中引入介孔材料可以實現有機、無機材料的優(yōu)勢互補，它具有普通材料無法比擬的優(yōu)點，如更高的強度模量和熱分解溫度。并利用介孔SiO：較大的孔體積儲存空氣(K=I)，將其引入到樹脂基體中實現雜化材料介電常數的大幅降低，有望更好的應用于大規(guī)模集成電路和微電子領域。
雜化材料的沖擊強度均呈現先增大后減小的趨勢，這是由于單體在孔道內聚合與孔外基體在孔口處形成較強的結合作用，聚合物分子鏈運動受限從而提高雜化材料的強度，較低的填充量對雜化材料的強度就有較大的提高。且介孔SiO：能夠將單獨的大量PMMA分子鏈連接起來，形成物理纏繞或交聯，起到更好的增強增韌作用。純PMMA拉伸斷裂面較光滑，添加SBA一15和MSU—J的PMMA拉伸斷裂面較粗糙均呈片層狀結構，裂紋數也明顯增多。這是由于當材料受到力的作用時，填料的加入會阻止裂紋的擴張，誘發(fā)更多的裂紋，使裂紋得到分散和擴展，從而吸收更多能量減緩應力使材料韌性提高：日本住友化學 SUMIPEX HT25X PMMA與SBA一15相比，MSU—J孔容、孔徑較大有利于MMA單體在孔道內的運輸和反應，有利于MSU-J的分散，所以含量較高時MSU-J的增強效果優(yōu)于SBA-15。此外，隨著剛性介孔SiO：含量的提高，導致粒子的團聚結塊，破壞基體的均勻性，造成界面粘結性變差，受力極易發(fā)生脫粘，從而導致雜化材料的強度和韌性降低。
低含量的SBA-15和MSU—J兩種介孔SiO：能顯著提高雜化材料的拉伸強度和韌性，熱穩(wěn)定性和耐熱性，且在添加量相同時孔容、孑L徑較大的MSU—J的綜合改性效果優(yōu)于SBA-15。MSU—J在基體中的分散性更好，在粒子和基體的界面處形成的物理交聯，提高了MSU—J與基體的相容性。雜化材料介電常數隨介孔SiO：的含量增加呈現出先降低后增加的趨勢，且含有MSU—J的雜化材料介電常數均低于含有SBA-15的雜化材料。這些主要是受介孔SiO：的孔結構、顆粒的外形和大小以及兩相界面結構的影響。
脆性聚甲基丙烯酸甲酯板動態(tài)裂紋傳播有限元模擬
20世紀80年代以來，脆性材料中動態(tài)裂紋傳播問題得到廣泛關注，取得了大量的實驗數據和理論研究成果。但脆性材料在裂紋傳播過程中特有的物理現象，比如鏡面一拋物線一周期凹槽一分叉現象，日本住友化學 SUMIPEX HT25X PMMA以及特有的耗能模式，從數學上或經典斷裂力學上都還無法解釋，因此實驗手段和有限元分析是探索這些問題很好的手段。
對于動態(tài)裂紋傳播的行為，盡管有很多種研究方法，但數值模擬計算方法不失是一種很有效、合理的估計方法。目前有很多種模擬動態(tài)傳播過程，傳統方法使用動態(tài)應力強度或者_，積分作為斷裂準則。脆性材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)動態(tài)裂紋傳播中特有的狀態(tài)量(包括裂紋*小傳播速度、裂紋傳播速度、微分叉，局部分叉、裂紋傳播極限速度)。
利用Cohesive單元法，開發(fā)用戶材料子程序，結合ABAQUS求解器模擬脆性材料PMMA動態(tài)裂紋傳播行為。模擬計算過程中考慮采用率無關和率相關兩種情況，其模擬結果如下：
相同載荷下，采用率無關內聚力準則模擬的穩(wěn)定裂紋傳播遠大于實驗測出的穩(wěn)定裂紋傳播速度。2)日本住友化學 SUMIPEX HT25X PMMA無論是采用率無關還是率相關的內聚力準則，模擬出的裂紋傳播速度的上限速度都是665 m／s，下限速度為235 m／s，與實驗測試結果是吻合的，日本住友化學 SUMIPEX HT25X PMMA這也說明了這是材料PMMA固有的材料屬性，與其他無關。3)利用率相關的內聚力模型能夠較好地模擬裂紋傳播行為，模擬結果與實驗結果基本一致，說明對于脆性材料PMMA，必須要考慮裂紋**張開位移變化率，這樣能夠消耗很多的能量。