基于MATLAB对PP/PLA复合材料薄膜均匀性评估方法

发布时间：2022-01-25 23:13

　　鉴于共混均匀性对复合材料各性能的重要影响,本研究基于MATLAB软件对聚丙烯（Polypropylene,PP）/聚乳酸（Polylactic Acid,PLA）复合材料薄膜共混后均匀性评判方法进行研究。首先对不同共混工艺下的PP/PLA复合材料薄膜电镜（SEM）图像进行单元离散划分,选取15组尺寸进行单元精度评估,确立出最优单元尺寸为500个单位。再对各单元内像素点进行灰度处理,去除相应杂质后,对各单元归一化处理,量化各单元间数值。根据Bar3与Surf函数绘制相应数值分布三维图像,并配合数值分析及箱形图分析法得出添加马来酸酐工艺的薄膜数值稳定性更高（R2=0.99152）,在3个标准差内总体平均值为97.3%,且分布更趋近于正态分布。最终对比薄膜拉伸性能,拉伸强度与离散系数（CV）具有相同趋势,进一步验证了本方法的准确性。 

【文章来源】：材料科学与工程学报. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

PP/PLA复合材料薄膜SEM照片

式中，表示单元灰度值Sk的平均值，n为样本数，即单元格格数，式中分子表示单元灰度值的数据标准差。分析图2，首先发现单元的总灰度值之间的CV值会随着划分的单元格数增多而上升。这是因为随着单元格的增多，网格之间愈来愈密集，灰度图的划分变得更加精细，色差增大，使得图片中PP/PLA的灰度差对离散系数CV造成了更大的影响。但单元格数为200和800时，CV的增长趋势变缓，所以格数为200和800时的点可作为转变点，两个相邻转变点之间的CV曲线具有相近的增长趋势。随着划分的单元格数的增大，单元中像素点的个数逐渐降低，曲线下降越来越缓慢，说明单元格数越多，对单元像素点个数的影响越来越小，故单元格的选取应在曲线斜率较大的位置才具有代表性。综上考虑，选取的单元格数可在200～800之间。

在两张裁剪后的图像中各构建500个单元，在各个单元中对所有像素点的灰度值进行求和。由于扫描薄膜时光线等条件的影响，不同电镜图的平均灰度值会有差异，所以将求和后各单元的灰度值归一化至[0,1]，再对其进行分析，评估未加入MAH的PP/PLA薄膜SEM图像和加入MAH的PP/PLA薄膜SEM图像的均匀性。探讨过程流程图见图3。图4为未加入MAH时PP/PLA薄膜SEM图片中带有杂质部分图像。在图的左上方，有一区域（已在图中圈出）因在工艺过程中受到了物件的挤压而破碎断裂，此处的灰度值明显高于了图像上其他部分的灰度值，影响对数据分析，所以将此部分作为杂质，将此区域的灰度值置为图像各像素点灰度值的平均值后，方可继续进行分析。

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本文编号：3609360