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PUPMMAIPNs复合材料的摩擦学性能和阻尼性能研究
摘要：
本文研究了PUPMMAIPNs复合材料的摩擦学性能和阻尼性能，通过摩擦测试和动态力学分析发现，PUPMMAIPNs复合材料具有优异的摩擦性能和好的阻尼性能，其原因在于复合材料中的两种成分之间形成了紧密的交联网络结构，同时PUPMMA中的吸振单元也起到了良好的减震效果。该研究为PUPMMAIPNs复合材料在工程应用中的推广提供了理论和实验基础。
关键词：IPNs复合材料；摩擦学性能；阻尼性能；减震效果
Abstract:
Inthispaper,thefrictionalpropertiesanddampingpropertiesofPUPMMAIPNscompositeswerestudied.Throughfrictionaltestsanddynamicanalysis,itwasfoundthatPUPMMAIPNscompositeshaveexcellentfrictionalpropertiesandgooddampingproperties.Thereasonforthisisthatatightcross-linkingnetworkstructureisformedbetweenthetwocomponentsinthecompositematerial,andtheabsorptionunitinPUPMMAalsohasagooddampingeffect.ThisstudyprovidestheoreticalandexperimentalbasisforthepromotionofPUPMMAIPNscompositesinengineeringapplications.
Keywords:IPNscomposites;frictionalproperties;dampingproperties;dampingeffect
正文：
I.引言
复合材料是由两种或以上的材料按照一定比例、方法组成新的材料。在材料学的研究中，复合材料一直是一个极具潜力的领域，有着广泛的应用前景，因为它是一种高强度、高性能的材料。同时，材料科学家借助高分子化学的基础以及交联技术的应用，使得复合材料的性能能够在特定条件下得到提升。
IPNs复合材料是交联聚合物网络(network)和聚合物共混物(partiallymiscible)的掺杂物的混合物。制造IPNs复合材料的方法可以利用现有的单体(polymer)制备材料或涉及单体的新制造技术。IPNs复合材料具有如下几个优点：
1.它可以通过合并多种材料的优点来创建新的材料特性。
2.多种材料可以在同一物理气候下耐受化学反应。
3.它有时具有单一的均质性，因为组分交错相互溶解(globaluniformity)而形成。
4.它可以创造形式符合特定应用的形态形式(shape),如连续相(crosslinkednetwork)、颗粒形态(particles)和纤维形态(fibers)等。
本文研究了PUPMMAIPNs复合材料的摩擦学性能和阻尼性能，通过实验进行分析，探究了交联对IPNs复合材料性能的影响。
II.实验设计
材料选择：
聚氨酯-PMMA双网络(IPN)复合材料，PUPMMA系列。
实验设备：
A.摩擦仪
B.动态机械分析仪(DMA)
C.电子显微镜(EM)
实验步骤：
1.平面摩擦测试
选择切合至15mm，并具有Ra=0.2μm之机械加工表面的压缩载荷，压力大小为10N.
2.动态机械分析
通过考虑不同交联网络的PUPMMA系列以及对应的共聚物的静态和动态机械分析实验数据，建立该复合材料的性能模型。
3.电子显微镜分析
在分析测试过程中，需要采用电子显微镜对IPN复合材料进行观察和分析。
III.结果和讨论
1.摩擦学性能
在平面摩擦测试中，我们发现PUPMMAIPNs复合材料具有优异的摩擦性能。事实上，当一种材料与另一种材料接触时，摩擦起源于分子间的相互作用。密切的结合相对应于高摩擦系数和压力需要更大。然而，在PUPMMAIPNs复合材料中，聚氨酯和PMMA的交联形成了一种交错的网状结构，在此情况下，相调节(precision)实际上可以通过偏离一种多级阻力系统(Coulomb摩擦模型)的预测来发生，因为各种材料基本上是交替排列(interpenetrated)的而没有形成层次结构(phasedarray)。基于以上结果，我们可以将该复合材料用于高摩擦需要的工程制造部件中。
2.阻尼性能
与摩擦性能相似，阻尼性能取决于材料内部的交联网络。聚氨酯的弹性模量(oelasticmodulus)高于PMMA的弹性模量。因此，聚氨酯网络具有更高的刚度(stiffness)，而PMMA用作吸振单元，并且吸振同OME