[發明專利]一種目標阻燃高分子復合材料制備模型的設計方法及系統

有效

• 申請號: 202110235932.4
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112927764B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 丁鵬;符澤衛;徐同樂;彭巨擘;王金合;宋娜;李俊;錢權;馬殿普;袁英杰;覃德清;普友福
• 申請（專利權）人: 上海大學;云南錫業集團（控股）有限責任公司研發中心
• 主分類號: G16C20/50
• 分類號: G16C20/50;G16C20/70;G16C20/90;G16C60/00
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 孫明科

1.一種目標阻燃高分子復合材料制備模型的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）構建一高分子阻燃復合材料基因庫，該基因庫中設有阻燃高分子原料、制備工藝參數、材料試樣阻燃性能三個數據庫，以及三者之間的變化適配模型；

其中的高分子阻燃復合材料基因庫構建，是采用自下而上的方式，對一系列高分子阻燃復合材料實施例中變化的材料配比、制備工藝參數所制備的材料試樣成分，分別進行阻燃性能測試和表征分析，得到各實施例復合材料配比、制備工藝參數、試樣成分的變化與性能測試數據之間的映射關系，分析得到其變化適配模型；根據已知高分子阻燃材料配方、標準制備工藝對該變化適配模型設定約束、邊界，對變化適配模型中的材料配比、制備工藝參數、試樣成分的變化與性能測試數據映射關系進行驗證，將驗證通過的各組數據擴充到變化適配模型及各基因數據庫中，即得到高分子阻燃復合材料基因庫；其中，得到的制備工藝參數基因數據庫，包括作為阻燃高分子材料加工時高分子基體、助劑和阻燃填料的成分配比、加工溫度、喂料速度和螺桿轉速數據；

其中的阻燃高分子原料基因數據庫，是由如下步驟獲得：

A.分別提取不同高分子基體、助劑和阻燃填充材料的微觀特性、介觀特性和宏觀特性參數，作為阻燃高分子原料的基因數據；

B.將所述阻燃高分子原料的基因數據，進行整理、錄入數據庫，得到阻燃高分子原料基因數據庫；

所述步驟A中的微觀特性包括高分子基體、助劑和阻燃填充材料的主要分子結構、化學成分、分子量和物理性質參數；所述的介觀特性包括高分子基體、助劑和填料的組成、含量以及結構參數；所述的宏觀特性包括高分子基體、助劑和填料的粒徑分布、熔點和熔融指數參數；

（2）將需要開發的目標阻燃高分子復合材料所需要具備的阻燃性能數據輸入該基因庫的變化適配模型；

（3）變化適配模型從該基因庫中，根據輸入的阻燃性能數據，選取最匹配的材料試樣阻燃性能數據；

（4）變化適配模型再根據該匹配的材料試樣阻燃性能數據，繼續從該基因庫中，獲取與該材料試樣阻燃性能數據最匹配的制備工藝參數和阻燃高分子原料數據；

（5）變化適配模型根據深度學習的結果，以最匹配的制備工藝參數和阻燃高分子原料數據為依據，生成目標阻燃高分子復合材料制備模型，即生成制備該目標阻燃高分子復合材料的阻燃高分子原料、制備工藝參數數據，用來制備該目標阻燃高分子復合材料；

（6）根據變化適配模型生成的目標阻燃高分子復合材料制備模型，實際制備該目標阻燃高分子復合材料，并將其材料試樣進行阻燃性能測試；

（7）將測得的該材料試樣性能測試數據輸入高分子阻燃復合材料基因庫，其變化適配模型對步驟（2）與步驟（6）輸入性能數據進行比較，并判斷二者的比值是否處于允許的誤差范圍；

（8）如判斷二者的比值處于允許的誤差范圍，則作為新的一組制備模型數據納入基因庫中，供下一次調用；如判斷二者的比值超出允許的誤差范圍，則不將作為新的一組制備模型數據納入基因庫中，而是將其作為一組偏移的制備模型數據，用作對變化適配模型及基因庫內數據的優化和糾偏，使下一次運算得到的制備模型數據更為逼近或達到允許的誤差范圍。

2.如權利要求1所述的目標阻燃高分子復合材料制備模型的設計方法，其特征在于，所述的材料試樣阻燃性能基因數據庫，是由如下步驟獲得：

A.分別提取不同原料，以不同的加工工藝參數作為實施例，將所制備的材料試樣進行阻燃性能測試，并將測試得到的測試結果作為阻燃性能基因數據；

B. 將所述試樣阻燃性能基因數據，進行整理、錄入數據庫，得到所述的試樣阻燃性能基因數據庫。

3.如權利要求2所述的目標阻燃高分子復合材料制備模型的設計方法，其特征在于，所述試樣阻燃性能基因數據包括水平、垂直燃燒試驗數據、氧指數試驗數據、煙密度試驗數據、熱釋放速率數據。

4.如權利要求1所述的目標阻燃高分子復合材料制備模型的設計方法，其特征在于，所述變化適配模型，是采用機器學習的方法對所述阻燃高分子原料數據、工藝參數基因數據和材料試樣阻燃性能基因數據進行分析和深度學習，得到阻燃高分子原料、制備工藝參數和阻燃性能之間關系的變化適配模型。

5.一種實現權利要求1~4之一所述設計方法的目標阻燃高分子復合材料制備模型設計系統，其特征在于，其包括：一主控計算機，該主控計算機內設置有：相互連接并交互通訊的運算模塊、輸入輸出模塊、存儲模塊和數據庫模塊；所述的運算模塊內設置有基于機器深度學習的變化適配模型程序；所述的數據庫模塊包括：阻燃高分子原料、制備工藝參數、材料試樣阻燃性能三個數據庫。