本发明属于数据处理，涉及到一种高强工程塑料、制备及其无损检测方法。
背景技术：
1、随着现代工业的快速发展，对材料性能的要求日益提高。工程塑料作为一种重要的高分子材料，因其优异的机械性能、化学稳定性、加工性能等特点，在航空航天、汽车制造、电子电器、医疗器械等多个领域得到了广泛应用。
2、在工程塑料的生产中，无损检测技术发挥着至关重要的作用。无损检测可以在不破坏被检对象的前提下，发现其内部或表面的缺陷，避免了因检测而造成的材料浪费和成本增加。并且无损检测通常具有较快的检测速度和较高的检测效率，同时可以根据实际需求选择不同的检测方法和参数，具有较高的灵活性。通过无损检测，相关人员可以实时监测材料在制备过程中的性能变化，及时发现并纠正可能存在的配比问题。同时，无损检测还可以用于验证最终产品的性能是否符合预期要求，确保材料在实际应用中能够达到最优性能。但是某些无损检测方法需要使用昂贵的检测设备和耗材，导致检测成本相对较高。并且无损检测结果的准确性受到被检对象材质、形状、表面状态以及检测人员技能水平等多种因素的影响，可能存在一定的误差。
3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明的第一个目的是提供一种高强工程塑料的制备方法，采用聚酰胺(pa)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的复合作为基体树脂、使用碳纤维作为导电填料、并添加其他助剂制备高强工程塑料，针对上述材料通过性能数据优化，建立一个包含各组分含量的综合性能评价模型，以判断所述高强工程塑料生产中的性能测试结果是否稳定。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种高强工程塑料，高强工程塑料以pa和pet复配制得基体树脂，以碳纤维作为导电填料，并添加相容剂、液晶聚合物及其他助剂；
4、将所述高强工程塑料的拉伸强度、弯曲强度和电导率作为关键性能指标，在所述关键性能指标之间建立综合性能评价模型，基于所述综合性能评价模型判断所述高强工程塑料生产中的性能测试结果是否稳定，并根据性能稳定性判断结果对偏离理论综合性能的部分进行标记，再针对标记部分进行无损检测。
5、pa具有良好的韧性和耐冲击性能，而pet则具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和良好的光学性能。将两者进行复合，可以充分发挥各自的优势，实现性能互补，显著提升复合材料的综合性能。通过pa与pet的复合，可以开发出既具有高强度、高韧性，又具有良好耐热性和耐化学腐蚀性的新型工程塑料，从而拓宽其在极端环境下的应用领域，如高温高压环境、强腐蚀性介质等。
6、进一步的，pa和pet两种树脂之间需要相容剂辅助分子渗透和缠结。良好的相容性有助于形成均匀的复合材料结构，减少因界面结合不良而产生的缺陷，从而提高无损检测的可靠性。碳纤维的添加量过少可能无法形成有效的导电网络，添加量过多则可能影响复合材料的加工性能和成本。本发明以上述材料为基础，通过数据处理，确定各个组分的最优掺量，并在最优掺量确定的基础上，确定综合性能指标的理论值及差异阈值，依次对生产中的材料的性能进行检测，进而对实测性能在差异阈值范围内的数据实现免检，对差异阈值范围外的数据针对进行无损检测，降低材料的检测难度。
7、一种高强工程塑料的制备方法，包括如下操作步骤：
8、s1：确定基体树脂、导电填料、相容剂、液晶聚合物以及其他助剂的经验份数；
9、s2：采用正交实验设计系统化地排列不同组分及其含量水平，组成实验矩阵；
10、s3：按照实验矩阵设计制备不同配方的样品，使用双螺杆挤出机挤出造粒；
11、s4：设定拉伸强度、弯曲强度和电导率作为高强工程塑料的关键性能指标；对各样品进行关键性能测试，收集测试数据并记录每个配方的性能结果；
12、s5：定义关键性能指标作为因变量，各组分含量为自变量，采用方差分析和回归分析，分析各因素对性能指标的影响，确定最重要的因素和其最佳水平；
13、s6：计算拉伸强度、弯曲强度和电导率之间的关联度，建立综合性能评价模型；
14、s7：基于所述综合性能评价模型结合无损检测评估实测综合性能指标与综合性能指标模型中得到的理论值差异，设定差异阈值。
15、进一步的，s1中，基体树脂、导电填料、相容剂、液晶聚合物以及其他助剂的经验质量比例为：pa：40～50％；pet：30～40％；碳纤维：10～20％；相容剂：1～5％；液晶聚合物：0.5～2％；其他助剂：0.1～5％。上述方案为发明人经过理论研究初步确定的经验份数，其中相容剂使用乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)、马来酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)等组分，通过降低熔点或提高相容性，使得pa与pet能够均匀分布。液晶聚合物(lcp)是一种具有液晶态结构的高性能工程塑料，其高强度和高模量可以显著提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度。增强复合材料的刚性和耐磨性。
16、进一步的，s2中，采用正交实验设计系统化地排列不同组分及其含量水平，组成实验矩阵；
17、本发明中，pa熔点约为190～250℃。pet熔点约为250～260℃。基于pa与pet各自的熔点，因此针对正交实验中各个配方的制备方法，采用相同的步骤进行制备，具体包括如下操作步骤：
18、首先，对碳纤维进行表面处理，处理后清洗干净并干燥备用；
19、然后对pa等其他易潮湿的材料进行干燥处理备用；
20、将基体树脂、相容剂、液晶聚合物以及其他助剂按比例加入高速混合机中进行初步混合；确保各组分分布均匀；
21、然后在预混合均匀的基础上，加入预处理后的碳纤维继续混合；同时开启超声波分散设备，对碳纤维进行超声波辅助分散；
22、将混合均匀的原料转移至双螺杆挤出机中，进行熔融共混并挤出成型。其中，根据原料特性，双螺杆挤出机的长径比为36：1，料筒各段温度设置为：一区50℃、二区190℃、三区250℃、四区260℃、五区255℃、六区250℃、七区250℃、八区250℃、九区255℃和模头温度255℃。主机转速300r/min。
23、进一步的，s4中对各样品进行关键性能测试，收集测试数据并记录每个配方的性能结果如下所示；
24、进一步的，s5中，使用方差分析确定各因素对性能指标的显著性；包括：
25、确保所有实验数据都已记录，包括各组分含量的水平和对应的关键性能指标；
26、分别以所述关键性能指标为因变量，以各组分含量为自变量，使用统计软件构建anova表；
27、计算每个自变量对因变量的方差贡献；
28、通过f检验判断各组分含量的显著性；
29、以所述关键性能指标为因变量，以方差分析中所有显著的自变量为自变量，使用统计软件输入数据进行回归分析；
30、ts＝a11x1+a12x2+a13x3+a14x4+a15x5+...+a1nxn+b1；
31、fs＝a21x1+a22x2+a23x3+a24x4+a25x5+...+a2nxn+b2；
32、ec＝a31x1+a32x2+a33x3+a34x4+a35x5+...+a3nxn+b3；
33、其中，ts为拉伸强度值，fs为弯曲强度值，ec为电导率值；x1为pa的含量；x2为pet的含量；x3为导电填料的含量；x4为相容剂的含量；x5为液晶聚合物的含量；xn为其他助剂的含量；a11至a3n是回归系数，b1至b3是常数项。此处需要说明的是，本发明中由于数据处理，各项数据均不包含单位，即表示为输出值。
34、进一步的，s6中，计算拉伸强度、弯曲强度和电导率之间的关联度，建立综合性能评价模型；包括：
35、采用皮尔逊相关系数计算拉伸强度、弯曲强度和电导率之间的关联度；
36、根据关联度分析结果，为拉伸强度、弯曲强度和电导率分配不同的权重；
37、使用综合加权评分法建立关于拉伸强度、弯曲强度和电导率的综合性能指标模型；
38、选择独立的配方组合数据作为验证集对综合性能指标模型进行验证。
39、进一步的，s6中，综合性能指标模型为：
40、y＝m1ts+m2fs+m3ec；
41、其中，y是综合性能指标，m1、m2、m3为权重系数；ts为拉伸强度值，fs为弯曲强度值，ec为电导率值。
42、进一步的，s7中，基于所述综合性能评价模型结合无损检测评估实测综合性能指标与综合性能指标模型中得到的理论值差异，设定差异阈值是指：
43、针对确定的配方使用双螺杆挤出机挤出造粒；对样品进行关键性能测试并收集测试数据；以同一检测人员为基准，采用相同的测试手法和测试设备，对样品进行无损检测，评估无损伤产品的实测综合性能指标与综合性能指标模型中得到的理论值差异，设定差异阈值。
44、本发明的第二个目的是提供一种高强工程塑料的无损检测方法，实现工程塑料的非全检，即针对与理论综合性能指标差异在差异阈值范围内的部分进行免检，降低了检测难度及检测成本。
45、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
46、根据上述方法制得的高强工程塑料的无损检测方法，通过实时监测高强工程塑料的综合性能指标并与综合性能指标模型中得到的理论值进行比较，并判断差值是否在差异阈值范围内，如不在，则采用超声波扫描技术、电阻成像技术或电磁无损检测技术，对实测综合性能偏离理论性能指标的部分进行识别和定位。
47、在高强工程塑料的制备中，碳纤维的分散及导电网络的形成尤为重要，碳纤维作为导电填料，其均匀分散并在基体树脂中形成有效的导电网络对于产品性能至关重要。导电网络的完整性直接影响电磁波在复合材料中的传播和反射，进而影响无损检测的准确性和灵敏度。并且碳纤维的分散性还影响复合材料的加工性能。如果碳纤维分散不均，将导致复合材料在加工过程中出现缺陷，如气泡、分层等，相应的其综合性能也会产生变化，本发明通过实时监测高强工程塑料的综合性能指标并与综合性能指标模型中得到的理论值进行比较，对数据异常部分进行针对识别，降低了检测成本。
48、综上，本发明具有以下有益效果：
49、本发明通过正交实验设计，系统化地排列不同组分及其含量水平，能够更全面地探索各组分对高强工程塑料性能的影响，从而快速确定最优配方，显著提高制备效率与质量。在此基础上采用方差分析和回归分析，能够准确分析各因素对拉伸强度、弯曲强度和电导率等关键性能指标的影响，确定最重要的因素和其最佳水平，进而实现材料性能的优化。
50、本发明通过计算拉伸强度、弯曲强度和电导率之间的关联度，建立综合性能评价模型，能够全面评估材料的整体性能，为材料的选择和应用提供更科学的依据。通过选择最优配方后，进行验证测试，确保所制备的高强工程塑料性能稳定一致，满足实际应用需求。在实际生产中，在设定最优配比后，其所能实现的综合性能即已确定，通过实时监测工程塑料的性能数据，对偏离理论综合性能较大的部分进行具体识别，降低监测难度。
51、本发明制得的高强工程塑料可以在实际生产中采用电阻成像技术或电磁无损检测技术实时进行无损检测，能够准确识别和定位材料内部的缺陷，进一步提升材料的质量和可靠性。不仅优化了高强工程塑料的制备工艺，提高了制备效率与质量，还实现了材料性能的综合评价和无损检测，为高强工程塑料的广泛应用提供了有力支持。
1.一种高强工程塑料，其特征在于，所述高强工程塑料以pa和pet复配制得基体树脂，以碳纤维作为导电填料，并添加相容剂、液晶聚合物及其他助剂；
2.根据权利要求1所述的一种高强工程塑料，其特征在于，所述其他助剂包括热稳定剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，s1中，基体树脂、导电填料、相容剂、液晶聚合物以及其他助剂的经验质量比例为：pa：40～50％；pet：30～40％；碳纤维：10～20％；相容剂：1～5％；液晶聚合物：0.5～2％；其他助剂：0.1～5％。
5.根据权利要求3所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，s3中，
6.根据权利要求3所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，s5中，使用方差分析确定各因素对性能指标的显著性；包括：
7.根据权利要求6所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，s6中，计算拉伸强度、弯曲强度和电导率之间的关联度，建立综合性能评价模型；包括：
8.根据权利要求7所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，s6中，所述综合性能指标模型为：
9.根据权利要求3～8任一项所述的一种高强工程塑料的制备方法，其特征在于，s7中，基于所述综合性能评价模型结合无损检测评估实测综合性能指标与综合性能指标模型中得到的理论值差异，设定差异阈值是指：
10.一种高强工程塑料的无损检测方法，针对权利要求9中实测综合性能指标与综合性能指标模型的差异在差异阈值外的样品进行无损检测，其特征在于，生产中，通过监测高强工程塑料的综合性能指标并与综合性能指标模型中得到的理论值进行比较，并判断差值是否在差异阈值范围内，如不在，则采用超声波扫描技术、电阻成像技术或电磁无损检测技术，对实测综合性能偏离理论性能指标的部分进行识别。
