復合材料論文范文

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第1篇

家具設計應在物質技術條件的基礎上，與材料、結構、工藝密切結合，盡量做到材料多樣化，產品標準化，零部件通用化，使所設計的產品與現有的技術裝備及工藝水平相適應，避免設計與生產實際脫節。同時，物質技術條件是實現使用功能要求和造型藝術的重要保證。

2木塑復合材料的設計屬性

2.1外觀屬性

材料的外觀屬性通常包括形態、色彩、肌理等方面。木塑復合材料大部分是擠出成型的，因此可以制造出凹凸的肌理，使其富有特殊的裝飾效果（圖4），但大多數情況下只能呈現直線狀態[4]。木塑型材的通孔設計（圖5）一方面可以豐富木塑復合材料的形態特征，使其呈現多變的斷面形態，同時可以減輕重量，從而節約成本。在木塑復合材料中加入著色劑[5]，不僅能使木塑制品顯示出各種各樣的色彩外觀（圖6），而且也可以改善其耐候性。隨著對木塑復合材料的深入探究以及技術的突破，木塑產品表面還可以制成類似木材的紋理和色澤，營造溫暖親近的感覺。此外，木塑復合材料還可以覆蓋塑料表層[6]，增加材料顏色的多樣性和耐潮濕性。

2.2加工性能

目前，木塑復合材料的成型工藝主要有三種：擠出、熱壓和模壓。擠出成型憑著工藝簡單，而且加工周期短、效率高，與其他加工方法相比，更廣泛地應用于工業化生產中。木塑復合材料采用的主要連接方式有以下三種：膠接、焊接和機械連接。機械連接有連接件連接、鋼釘連接和復合材料專用螺釘連接，相關實驗表明，螺釘連接的木塑構件可以進行多達十次的拆裝[7]。

2.3其它性能

木塑復合材料同時具有耐磨、耐腐蝕、防水和尺寸穩定性好等優點。在制造過程中加入阻燃劑，可使木塑復合材料具有一定的阻燃性，因此，可將其應用在具防火要求的公共家具設計中。此外，木塑制品本身同時具有可回收性、良好的經濟性和環保性。比如在北京奧運會的工程建設中[8]，就大量利用了這種環保的木塑復合材料（圖7）。

3木塑公共家具設計實踐

3.1木塑露天桌椅

在加工過程中添加了阻燃劑的木塑復合材料具有優良的阻燃性能，適用于公共場所。這里把木塑復合材料設計成長短不一的條狀板，以點、線、面的概念，構成木塑露天桌椅（圖8）。整套桌椅統一采用金屬作為底架，條狀木塑板作為面板材料，營造出空間環境的整體感。在材料上，木塑復合材料的凹凸肌理與金屬的精致肌理形成對比，木塑復合材料的溫暖感與金屬的冷峻感形成視覺感受上的對比。同時，不同色彩的金屬與木塑復合材料的組合也可呈現出不同的視覺效果（圖9），為人們的公共場所營造出溫暖、清新、自然的現代感。在結構上，零件之間采用可拆裝的螺釘連接，既方便安裝，又可以降低運輸成本。另外，玻璃下層可置菜單或廣告單（圖10），便于現代商業化宣傳。

3.2木塑書架

這款供圖書館使用的六層雙柱雙面木塑書架（圖11），在外觀造型上，立柱部分處理成深色，旁板和層板處理成淺色，進行深淺色彩搭配，以塑造書架的平衡感。立柱設計成四面均帶凹槽的結構，用于旁板的嵌入，既方便使用時的安裝，同時使凹凸肌理成為一種裝飾。立柱頂部的裝飾件采用模壓技術制成，可標準化批量生產。在加工工藝上，書架的立柱、旁板和層板均采用擠出成型工藝進行生產，利用木塑復合材料的凹凸肌理完成立柱與旁板、旁板與擱板的搭接（圖12），減少了五金連接件的使用。在功能上，結合人體工效學原理，考慮到旁板橫向凹凸肌理的需要和擠出成型工藝中幅面的限制，將旁板設計成多段拼搭結構，根據書籍的尺寸大小，其凹凸肌理按照比例進行合理設計，利于層板的高度調節，方便圖書館中不同尺寸大小的圖書擺放。此外，旁板的雙面凹凸肌理設計，使相鄰兩書柜柜體共用同一塊旁板，一方面可根據室內空間的大小對書架數量進行調整，滿足其在功能上的延伸，同時可充分利用空間資源，有效降低生產成本。

3.3等候椅與花壇

據調查，生活中等候場所（如火車站候車廳）的候車椅大部分為金屬材質，這種材質雖強度較高，但因候車場所一般人流量比較大，對家具的耐久性自然要求比較高，金屬表面掉漆以及生銹等后期維護工作并不易進行。并且金屬制等候椅常給人冰冷的視覺感受，其舒適性也有待提高。相比較而言，木塑復合材料繼承了木材和塑料的雙重性質，具有溫和自然的視覺和觸覺感受，且它的強度并不遜于金屬。因此可將其運用于人流量比較大的公共場所，進行如下設計。這款木塑休息椅（圖13）刪繁就簡，沒有多余的裝飾，造型簡潔。等候椅底部為金屬支架，椅面為木塑材料組成的等腰梯形。等腰梯形的座面設計是為了便于使用者根據空間大小來調節休息椅的長度（圖14），利用等腰梯形的特性，休息椅的長度延伸可以更顯自然。在色彩上，木塑復合材料在生產過程中通過增加著色劑可以造出各種色彩的產品，這款公共場所的休息椅正是運用這一特性，設計出彩虹般色彩的椅子，為等候場所增添幾分色彩和樂趣。結構上采用螺釘連接。此外，設計的配套花壇（圖15），既可以給等候場所帶來幾分自然的氣息，還保護了座椅的端面。花壇的數量可根據場所需要自由調整（圖16）。

4結語

第2篇

畢業設計是高職復合材料專業教學計劃的組成部分，是實踐教學的重要環節之一，是學生在校期間對所學復合材料專業知識的綜合應用，是提升學生專業技能、分析解決問題以及對科技論文撰寫能力的一次有效鍛煉，同時其也是畢業生們從學校走向社會，對所學基礎課程知識、專業課程知識和各種綜合能力接受全面檢驗的一個重要階段。畢業設計的質量是衡量高職院校人才培養質量以及教育教學水平的一個重要指標，特別是在目前高職院校教學評估和巡視診斷工作中，畢業設計更是檢查評估的重點。

2高職復合材料專業畢業設計存在的問題

2.1學校方面

①畢業設計時間短，與就業實習時間有沖突。高職復合材料專業按人才培養方案將畢業設計安排在第五學期，共八周時間。但這段時間也正是畢業生找工作，簽訂就業協議的時間。很多學生一旦找到了合適的崗位后，便立即與用人單位簽訂合同，出去頂崗實習，例如12級專業就有20名左右學生與菲舍爾航空部件公司簽訂就業協議，提前進廠頂崗實習。學生不在學校，這給畢業設計指導帶來了很多的阻礙，指導教師只能通過電話、短信、郵件等方式和學生進行聯系，無法進行面對面指導與交流，論文指導效果非常不好。有些學生離校后更換手機號碼，不主動和指導教師聯系，造成教師根本無法聯系上指導學生，更不要談就論文進行定期指導了。

②開展畢業設計的實踐條件不足。畢業設計的選題大致為復合材料成型與膠接兩個方向，學校雖然有一定的復合材料的成型和膠接的實驗實訓條件，但由于場地小，設備缺乏，無法滿足專業學生的畢業設計要求，因此學生的畢業設計完成大多是參考相關文獻進行工藝設計，只是理論上的分析，不僅學生完成困難，而且沒有具體的工藝實訓過程操作，內容空洞。

2.2教師方面

①師資匱乏，教師指導壓力大。指導教師相對于學生的數量嚴重不足，教師指導壓力大，無法保證對每位學生畢業設計進行有效的指導。畢業生忙于就業和實習，對于畢業設計不上心，加之高職學生基礎薄弱，專業論文撰寫的能力不強，所以老師指導起來更是壓力倍增。教師在指導畢業設計同時還要完成相對較多的教學任務，往往會精力分散，指導學生又多，導致指導效果不佳。

②選題理論化，部分與生產實踐脫節。雖然專業教師均具備碩士學位，專業理論水平高，但多半缺乏企業工作經歷，不能及時準確把握企業動態和職業崗位的需求，因此在畢業設計選題上很多老師多半采取由學生自主選擇畢業設計課題或讓學生參與自己的立項科研課題，而未考慮學生職業崗位的需求。因此選題理論化，與生產實際脫節。

2.3學生方面

①對于畢業設計積極性不高。在畢業設計期間，很多學生忙于找工作和提前進入企業實習，對于畢業設計積極性不高，得過且過。學生常常不能按時完成老師布置的畢業設計的選題和資料搜集任務，也不能參加老師定期的指導會議。對于后期的論文修改，也不能及時認真修改，很多學生都是隨意修改下，就交上來，態度不認真。還有部分同學很難聯系上，對于畢業設計任務置之不理。

②搜集、整理資料能力差。撰寫畢業設計首先應搜集相關專業資料閱讀，并進行分析和整理，隨后才能開展畢業論文的撰寫。但很多學生搜集網絡資料的能力非常差，大多數學生只會使用簡單常用的搜索引擎，對于相關論文數據庫的使用和信息檢索非常陌生。同時，學生資料整理能力也有限，只會將查到的資料東拼西湊、無序堆積，缺乏邏輯性和前后的連貫性。

③畢業設計撰寫能力差。畢業設計的撰寫指導教師只起引導作用，主要給出資料搜集任務和對論文的修改意見，論文主體是由學生完成。大多數學生撰寫畢業設計能力較差，在撰寫畢業設計茫然一片，不知道如何編排結構，如何進行分層分析，邏輯推理。只是對搜集到的相關資料進行拼湊，論文內容邏輯混亂，前后層次不明，不連貫，讀起來一頭霧水。有部分學生內容與題目基本沒關系，論文格式更是五花八門，錯誤百出。

3提高畢業設計質量的途徑

3.1調整畢業設計時間，提前布置畢業設計任務

條件允許的情況下，可以把畢業設計任務提前到第四個學期的期末，在學生參加暑期頂崗實習前，進行畢業設計工作動員和任務預分配工作。要求學生在頂崗實習期間，結合自己實習的相關工作擬定畢業設計課題范圍，在相關專業崗位認真將其工藝流程、參數等進行詳細記錄的任務，并要求學生完成實習崗位工藝的相關科技文獻查詢任務，開學以書面報告形式上交給指導教師。這樣為學生后續畢業設計完成積累了素材，完成畢業設計也會順手很多。

3.2重視畢業設計選題，注重與生產實踐相結合

畢業設計的選題應在理論深度上降低要求，注重其技能性和實用性。學生可在頂崗生產實習的過程中自主選擇適合工作崗位的課題。由于學生所選課題緊貼工作崗位，有些甚至可能是單位急需解決的問題

，學生認真思考和親手操作過，對于其中的工藝流程和質量管理過程非常熟悉，因此學生的積極性會提高，參與性較強，畢業設計質量會大幅提高。比如2010級部分暑期在西安航天復合材料研究所實習的同學，選擇纏繞和模壓等與其工作相關的成型工藝作為畢業設計選題，其畢業設計就完成的非常不錯。

3.3專兼職指導教師合作，團隊指導畢業設計

面對師資力量匱乏，有經驗、有資歷的指導教師人手不足的情況，我們應充分利用校外實訓基地、頂崗實習單位的資源，采取激勵制度，擴寬教師聘請的渠道，鼓勵和吸引技術專家工程技術人員、技師等具有豐富實踐經驗的技術骨干到校擔任畢業設計指導工作。這些技術人員與我們的專職教師組成團隊，共同指導畢業設計工作，這樣既緩解了指導教師短缺的矛盾，又彌補了校內指導教師在實踐方面的不足。另外，部分提前就業實習的學生可自主選擇所在就業實習單位具有高級職稱的技術人員作為指導教師，這樣在做畢業設計時，指導教師就在身邊，可隨時指導，提高其解決實際問題的能力，也會避免老師與學生溝通障礙的問題，大大提高畢業設計指導效率和畢業設計質量。

3.4加強對畢業設計過程的監管

學校和系部對學生的畢業設計環節應加強監督管理，定期抽查，體現對畢業設計環節的重視。教研室定期組織指導教師對學生的畢業設計情況進行檢查并將各組檢查情況上報教研室。定期召開會議對各組指導情況及檢查中存在的問題進行探討，并給出下一階段指導工作的任務和具體要求。另外還可開展教師和學生的互評活動，要求教師根據學生的表現給學生打分作為最后畢業設計總評的一部分；學生也可以根據教師的指導情況給教師評分，作為對教師教學效果評價的一部分，這樣給學生增加了壓力，給教師增強了責任心。與此同時，要嚴把答辯關，對于審查教師和評閱教師共同認定合格的論文才能進行答辯，并要求每位同學必須現場答辯，答辯過程中，論文的質量和現場表現均要納入到答辯成績中。

3.5畢業設計考核評價過程化

將學生平時參加組內討論會情況、資料搜集整理工作情況、論文進度匯報工作情況、論文質量、答辯表現情況均納入畢業設計考核中，并根據相應的項目給出合理的分數。畢業設計的考評最大限度反映學生的專業知識和綜合素質水平，也使畢業設計考核工作更加合理和公平化。

4結語

第3篇

四點彎曲性能測試：按照標準ASTMD6109-2005進行測試；吸水率測試：按標準GB/T17657-1999中4.6進行測試；落錘沖擊性能測試：按標準ASTMD4495-00進行測試，落球重量4.5kg；加工流變性能：在HAAKE轉矩流變儀上進行測試，溫度170℃，轉子轉速30r/min，加料量40g；SEM分析測試：制小樣條，液氮冷凍萃斷，對樣條斷面進行噴金處理。

2結果與討論

試驗配方中，添加一定比例的木粉、塑料和相容劑，其中劑總添加比例為2.7%。分別采用一步法、兩步法、三步法工藝進行試驗，其中三步法工藝造粒前劑添加比例為1.35%，造粒后再添加1.35%，按照工業化的生產流程，擠出15×50mm(厚度×寬度)實心型材。

2.1不同生產工藝對加工性能的影響從表1可以看出，在相同的溫度參數、主機轉速條件下，一步法工藝主機轉矩和熔體壓力最大，兩步法工藝最小，三步法工藝次之；從型材外觀上看，兩步法工藝和三步法工藝生產出的型材表面光滑，一步法工藝型材表面有細小的橫線裂紋；從擠出線速比較，三步法工藝是一步法工藝的1.84倍，是兩步法工藝的1.31倍。在相同的主機轉速下，主機轉矩、熔體壓力和擠出線速主要體現物料的流變性能，將一步法工藝的高混料和兩步法、三步法工藝的造粒料通過扭矩流變儀進行流變性能的測試，從表2的流變特征參數可以看出，一步法工藝由于混合后的物料沒有經過造粒塑化的過程，在型材擠出過程中，需要較長的時間才能將物料塑化熔融，一步法工藝的平衡時間最長，需要3.28min，同時一步法工藝的平衡扭矩也為最大，說明熔融物料的表觀粘度很大，流動性差，型材擠出速度慢；兩步法工藝，平衡時間適中、平衡扭矩低，說明生產時經過造粒的過程后，物料較易塑化，物料流動性好[3]；三步法平衡時間最短，平衡扭矩適中，這說明了劑分兩步添加，造粒后添加的劑損失少，縮短了塑化的時間，起到真正的作用，成型時擠出速度快，而平衡扭矩比兩步法工藝略大，可能是因為造粒過程，劑對相容劑的副反應小，使得木粉和塑料基體的結合力增強，熔體壓力增加，這是加快擠出線速的同時提高型材物理機械性能的基礎。

2.2不同生產工藝對材料性能的影響從表3可以看出，彎曲性能上比較，彎曲強度兩步法比一步法高18.4%，三步法比兩步法高19.2%，剛性(彎曲模量)也有同樣變化趨勢。落錘沖擊高度方面，兩步法比一步法高100mm，三步法比兩步法高150mm。從以上數據比較可以看出，三步法性能最好，一步法性能最差，這是因為一步法工藝物料通過高速混合機攪拌后，物料中木粉間的結合水還沒能完全排出，物料水份較多，一般在2%以上，木粉和塑料的界面結合力差，高混后物料直接通過錐形擠出機擠出型材，物料與螺桿、機筒的剪切力較小，木粉沒能均勻分散在塑料基體中，再加上錐形擠出機低速轉動，容易出現木粉聚集成團的質量問題，這也是型材表面出現裂紋的原因，同時型材的物理機械性能差。相比兩步法工藝，物料混合后再通過平行雙螺桿擠出機造粒，在強的剪切力作用下，將木粉間的結合水大部分排出，破壞木質纖維間的分子間作用力，使木粉均勻分散于塑料中，同時木粉表面羥基(-OH)與MAPE的酯基(-COO-)發生反應，改善了木粉和塑料的界面結合力[4]。所以，當型材受到外力作用下，塑料基體能有效地、均勻地通過兩者界面把應力傳遞給木粉，界面結合力的提高，型材的彎曲強度和韌性也隨之提高。三步法工藝將復合劑分兩部分添加，混料時添加一定比例劑，造粒后再添加一定比例劑，復合劑中含有一定比例的硬脂酸類外劑，例如硬脂酸鋅，在混合過程中水分的存在使MAPE產生MAH，可與硬脂酸鋅發生反應，這種反應在熱力學上比MAPE與木質纖維的偶合更容易發生，也就使得木粉和塑料的界面結合力變差[5]。在混料時添加一部分劑以滿足造粒過程中剪切和分散的需要，防止塑料的降解和木粉的碳化，相比兩步法工藝，造粒時劑量少，剪切力也大，水分容易排除，也降低硬脂酸類外劑對MAPE的影響，這樣相對兩步法提高木粉和塑料的界面結合力，型材的性能明顯提高。造粒后再添加劑進行混合以保證型材擠出表面光滑度，提高擠出線速和型材性能穩定性。從圖2不同生產工藝的30天吸水率比較可以看出，隨著浸泡時間的增加，吸水率都逐漸增加，其中采用三步法工藝生產的型材吸水率最小，30天浸泡的吸水率為1.75%，采用一步法工藝生產的型材吸水率最大，30天浸泡的吸水率為3.60%，是三步法工藝型材吸水率的2.05倍。這是因為木塑復合材料的吸水性主要是由木粉引起的，通常界面結合力差、分散越不均勻的木塑復合材料吸水率越大[4]。木粉有較強的吸水性，易吸水后與水分子之間形成氫鍵，木粉和塑料是典型的海島結構，一步法工藝木粉的分散性和界面結合力差，木粉還沒被塑料完全包裹，水分子進入兩者的間隙易與木粉形成氫鍵，吸水率增加。三步法工藝提高了木粉的分散性和界面結合力，吸水率較小。

2.3不同工藝生產的木塑復合材料SEM分析通過SEM觀察型材斷面形貌，可以客觀反映木粉和塑料的界面結合。圖3是一步法工藝生產的型材斷面形貌，可以明顯看出，斷面分布很不均勻，說明木粉并沒能在塑料中很好的分散，且出現一些小空洞，可能是由于木粉沒被塑料很好包裹造成，說明木粉和塑料界面結合較差，受到應力作用時，從界面結合處開始發生斷裂；圖4是兩步法工藝生產的型材斷面形貌，可以看出兩相分布的均勻性有較大改善，出現較多的纖維拉絲現象和小孔洞，說明兩步法工藝能使木粉在塑料中分散均勻；圖5是三步法工藝的型材斷面形貌，可以明顯看出斷面很粗糙，且出現纖維拉絲現象和深孔洞，說明三步法工藝生產的型材，不僅兩相分散均勻，而且能提高兩相的界面結合力，受到應力作用發生斷裂時，木粉被抽出形成深的孔洞。

3結論