桦木单板/玻璃纤维复合材料的制备工艺优化

摘要

【目的】为了探究工艺因子对复合材料声学振动性能的影响,优化复合材料制备工艺条件参数以提高复合材料声学振动性能。【方法】按照单板层积材结构设计制备桦木单板/玻璃纤维复合材料。利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪(FFT)对复合材料的声学振动性能进行检测,以比动弹性模量(E/ρ)、弹性模量和剪切模量的比值(E/G)、声辐射品质常数(R)、损耗角正切(tanσ)、声速(v)归一后的综合得分值为响应指标,分析热压时间、热压压力、施胶量对复合材料的声学振动性能的影响。在单因素实验的基础上,利用响应面分析法建立工艺因子和响应值的二次回归模型,优化复合材料的制备工艺条件。【结果】单因素实验范围内,在热压时间10～25 min、热压压力0.6～1.3 MPa、施胶量140～180 g/m^2时,复合材料声学振动性能显著提升,说明实验的工艺因子对复合材料声学振动性能影响显著。利用Design-Expert软件对复合材料的声学振动性能测试结果进行二次多项式回归拟合,剔除对模型影响不显著的因素,建立了复合材料综合得分值的响应面模型。通过响应面模型优化后的最佳工艺条件为:热压时间24.5 min、热压压力1.3 MPa、施胶量180 g/m^2,此条件下复合材料的E/ρ为25.27 GPa,E/G为15.99,R为6.48 m^3/(Pa·s^3),tanσ为0.001 25,v为5 026.55 m/s,综合得分值可达到98.19。【结论】综合得分值的模型P <0.000 1,响应值的实测值和预测值之间的偏差均小于5%,说明响应值与回归模型均存在高度显著关系,也说明回归模型准确、可靠。