SUMIPEX MHF

不同介孔结构的Si02对日本住友化学 SUMIPEX MHF PMMA性能的影响

PMMA塑胶材料是一种透光性能和可加工性能优异的一款材料，已成为科研工作者广泛研究的一种高性能树脂基体，但其力学性能尤其是强度和韧性较低，热稳定性低等缺点，局限了其在更多领域的应用。介孔材料优异的吸附性能可使单体或聚合物进入介孔中，得到一种新型的具有纳米网络结构的杂化材料。日本住友化学 SUMIPEX MHF PMMA向聚合物基体中引入介孔材料可以实现有机、无机材料的优势互补，它具有普通材料无法比拟的优点，如更高的强度模量和热分解温度。并利用介孔SiO：较大的孔体积储存空气(K=I)，将其引入到树脂基体中实现杂化材料介电常数的大幅降低，有望更好的应用于大规模集成电路和微电子领域。

杂化材料的冲击强度均呈现先增大后减小的趋势，这是由于单体在孔道内聚合与孔外基体在孔口处形成较强的结合作用，聚合物分子链运动受限从而提高杂化材料的强度，较低的填充量对杂化材料的强度就有较大的提高。且介孔SiO：能够将单独的大量PMMA分子链连接起来，形成物理缠绕或交联，起到更好的增强增韧作用。纯PMMA拉伸断裂面较光滑，添加SBA一15和MSU—J的PMMA拉伸断裂面较粗糙均呈片层状结构，裂纹数也明显增多。这是由于当材料受到力的作用时，填料的加入会阻止裂纹的扩张，诱发更多的裂纹，使裂纹得到分散和扩展，从而吸收更多能量减缓应力使材料韧性提高：日本住友化学 SUMIPEX MHF PMMA与SBA一15相比，MSU—J孔容、孔径较大有利于MMA单体在孔道内的运输和反应，有利于MSU-J的分散，所以含量较高时MSU-J的增强效果优于SBA-15。此外，随着刚性介孔SiO：含量的提高，导致粒子的团聚结块，破坏基体的均匀性，造成界面粘结性变差，受力极易发生脱粘，从而导致杂化材料的强度和韧性降低。

低含量的SBA-15和MSU—J两种介孔SiO：能显著提高杂化材料的拉伸强度和韧性，热稳定性和耐热性，且在添加量相同时孔容、孑L径较大的MSU—J的综合改性效果优于SBA-15。MSU—J在基体中的分散性更好，在粒子和基体的界面处形成的物理交联，提高了MSU—J与基体的相容性。杂化材料介电常数随介孔SiO：的含量增加呈现出先降低后增加的趋势，且含有MSU—J的杂化材料介电常数均低于含有SBA-15的杂化材料。这些主要是受介孔SiO：的孔结构、颗粒的外形和大小以及两相界面结构的影响。

脆性聚甲基丙烯酸甲酯板动态裂纹传播有限元模拟

20世纪80年代以来，脆性材料中动态裂纹传播问题得到广泛关注，取得了大量的实验数据和理论研究成果。但脆性材料在裂纹传播过程中特有的物理现象，比如镜面一抛物线一周期凹槽一分叉现象，日本住友化学 SUMIPEX MHF PMMA以及特有的耗能模式，从数学上或经典断裂力学上都还无法解释，因此实验手段和有限元分析是探索这些问题很好的手段。

对于动态裂纹传播的行为，尽管有很多种研究方法，但数值模拟计算方法不失是一种很有效、合理的估计方法。目前有很多种模拟动态传播过程，传统方法使用动态应力强度或者_，积分作为断裂准则。脆性材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)动态裂纹传播中特有的状态量(包括裂纹*小传播速度、裂纹传播速度、微分叉，局部分叉、裂纹传播极限速度)。

     利用Cohesive单元法，开发用户材料子程序，结合ABAQUS求解器模拟脆性材料PMMA动态裂纹传播行为。模拟计算过程中考虑采用率无关和率相关两种情况，其模拟结果如下：

    相同载荷下，采用率无关内聚力准则模拟的稳定裂纹传播远大于实验测出的稳定裂纹传播速度。2)日本住友化学 SUMIPEX MHF PMMA无论是采用率无关还是率相关的内聚力准则，模拟出的裂纹传播速度的上限速度都是665 m／s，下限速度为235 m／s，与实验测试结果是吻合的，日本住友化学 SUMIPEX MHF PMMA这也说明了这是材料PMMA固有的材料属性，与其他无关。3)利用率相关的内聚力模型能够较好地模拟裂纹传播行为，模拟结果与实验结果基本一致，说明对于脆性材料PMMA，必须要考虑裂纹**张开位移变化率，这样能够消耗很多的能量。

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