【摘要】：形狀記憶聚合物(shape memory polymer,SMP)是近年來興起的一類新型聚合物材料,該種材料在一定條件下賦予其一定的形狀,當受到外界施加的激勵時,可以到達可變狀態(tài)并發(fā)生預先設定好的形狀變化,此時完成變形過程和形狀記憶效應。本文主要研究和驗證基于苯乙烯基形狀記憶聚合物制備可變形智能模具的可行性和實用性。對材料進行形狀記憶聚合物熱粘彈性性能表征,通過動態(tài)機械分析實驗,等溫拉伸試驗,應力松弛實驗,蠕變實驗等表征本文所用苯乙烯基形狀記憶聚合物的基本熱力學和力學性能,確定粘彈性材料參數(shù)�；谡硰椥圆牧媳緲�(gòu)模型和粘彈體分析理論建立適用于苯乙烯基形狀記憶聚合物的熱力學粘彈體本構(gòu)模型,在經(jīng)典模型中加入滑移單元并考慮材料的塑性變形、蠕變、應力松弛、剩余應變、熱膨脹率等因素,通過張量變化形式推導三維尺度下的材料本構(gòu)方程。根據(jù)推出的三維尺度下的材料本構(gòu)關(guān)系,結(jié)合材料性能測試得出的相關(guān)材料參數(shù),用張量形式編寫可供有限元分析軟件調(diào)用的UMAT子程序,用于對復雜應力狀態(tài)下形狀記憶聚合物熱力學行為進行有限元分析,針對可變形模具進行壁厚與施加壓強優(yōu)化,分析形狀記憶聚合物模具在變形中的受力和形變情況,探究吹塑過程中易發(fā)生損壞的部位,為實驗提供參考和依據(jù)。從實驗角度測試苯乙烯基形狀記憶聚合物模具,在加熱條件下對基態(tài)模具賦形,制備異型模具,使用三維掃描數(shù)字散斑應變儀測量其形狀固定率,形狀回復率,形狀回復速率等參數(shù),以驗證產(chǎn)品的實用性和可行性。
【圖文】：

當受到外界施加的激勵（如溫度變化，電壓變化等）時，可以到達可變狀態(tài)并發(fā)生預先設定好的形狀變化，此時完成初始態(tài)-可變態(tài)-恢復初始態(tài)的循環(huán)，也被形象的稱為記憶效應。圖1-1所示的是形狀記憶聚合物板在水浴加熱條件下回復形狀的過程示意圖。圖1-1 形狀記憶材料展開過程從微觀角度來看，可以將材料的組分分成固定相和可逆相態(tài)，以熱誘導形狀記憶聚合物為例[1]，固定相被用來固定材料在低溫時候的結(jié)構(gòu)和形狀，固定相可以是聚合物的分子交聯(lián)結(jié)構(gòu)，也可以是部分晶體結(jié)構(gòu)、超高分子鏈纏繞結(jié)構(gòu)等，可逆相是可結(jié)晶相，包括可以發(fā)生玻璃態(tài)與橡膠態(tài)雙向轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)。圖1-2所示的為形狀記憶聚合物從賦形到變形再到升溫恢復的流程圖。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文- 2 -圖1-2 典型的形狀記憶回復示意圖典型的形狀記憶效應中三維應力-應變-溫度關(guān)系曲線如圖1-3所示，第一階段，形狀記憶聚合物在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度以上條件下被施加外力完成形狀改變。第二階段，保持應變不變的情況下，即保證材料形狀不變的情況下降低溫度，讓材料冷卻至玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度以下。第三階段，撤掉外力，讓材料在無外力施加的條件下將形狀固定，同時彈性變形恢復。第四階段，對材料進行升溫，再次加熱至玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度以上，材料發(fā)生形變，恢復到最初成型加工出來的形狀，至此，，一個完整的形狀記憶恢復過程完成。圖1-3 形狀記憶效應過程中應力-應變-?
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB381;TQ317

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉婷婷;朱光明;魏X;王永坤;宋蕊;;形狀記憶聚合物復合材料的研究進展[J];高分子材料科學與工程;2013年11期

2 周博;劉彥菊;冷勁松;;形狀記憶聚合物的宏觀力學本構(gòu)模型[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2010年07期

3 鄭涌;;模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J];科技信息;2007年04期

本文編號：2575179