本發(fā)明涉及材料參數(shù)測(cè)量，特別是涉及一種基于氟橡膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、fkm是一類由含氟烯烴聚合而成的高分子彈性體，其獨(dú)特的耐高溫、耐油、耐老化和耐酸堿等綜合性能使其在航空航天、電子器件和化工等領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用，但由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致fkm的耐低溫性能差，在實(shí)際應(yīng)用中，普通fkm的脆性溫度在-30℃以上，極大限制了其在極端工況的使用。面對(duì)應(yīng)用場景提出的新要求，改善fkm低溫性能刻不容緩。在開發(fā)和研究fkm的過程中，準(zhǔn)確評(píng)估其耐低溫性能是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)上，此類性能的評(píng)估依賴于多個(gè)測(cè)試參數(shù)，包括脆性溫度、壓縮耐寒系數(shù)、低溫回縮溫度以及tg。特別是在航空航天領(lǐng)域，初期研究多采用脆性溫度和壓縮耐寒系數(shù)來表征材料的耐低溫性能。然而，這些參數(shù)的測(cè)定涉及將fkm生膠與諸如助劑和炭黑等材料混煉，并進(jìn)行硫化處理以制備硫化膠，這一流程不僅復(fù)雜，而且勞動(dòng)和時(shí)間成本高。盡管tr10能夠提供有關(guān)材料在低溫環(huán)境下的性能信息，但該方法的測(cè)試周期長且能耗高，這在資源和時(shí)間受限的研究中顯得尤為不便。相比之下，tg的測(cè)量提供了一個(gè)更加高效的選擇。在聚合過程后可從fkm生膠(一種白色至淡黃色的固體)中直接測(cè)定tg，極大地降低了能耗并減少了操作復(fù)雜性。由于tg測(cè)量可以節(jié)省寶貴的時(shí)間和資源，并且操作簡便且成本效益高，它已成為評(píng)估fkm耐低溫性能的首選指標(biāo)。此外，tg不僅是衡量橡膠材料在低溫環(huán)境中應(yīng)用性能的重要指標(biāo)，而且直接決定了橡膠的實(shí)用溫度范圍。因此，在開發(fā)過程中，精確測(cè)量和控制tg對(duì)于確保fkm滿足實(shí)際應(yīng)用需求至關(guān)重要。

2、tg是橡膠材料的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它標(biāo)志著橡膠從硬而脆的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浻袕椥缘南鹉z態(tài)的臨界點(diǎn)。當(dāng)溫度低于tg時(shí)，橡膠失去其彈性，變得硬化并無法有效使用。這一轉(zhuǎn)變溫度不僅是橡膠鏈段運(yùn)動(dòng)開始或停止的臨界點(diǎn)，而且顯著受到環(huán)境條件的影響。常用的測(cè)量tg的方法包括差示掃描量熱法(dsc)、動(dòng)態(tài)機(jī)械分析(dma)和靜態(tài)熱機(jī)械分析法(tma)，這些技術(shù)可以表征材料的熱、機(jī)械和粘彈性。然而這些技術(shù)依賴昂貴設(shè)備和大量樣品，研究開發(fā)和時(shí)間成本較高，實(shí)驗(yàn)室中僅有普通設(shè)備并且樣品用量小，運(yùn)用該類方法較為困難。

3、同時(shí)在結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型來預(yù)測(cè)tg也已經(jīng)開展了多方面的研究，現(xiàn)有研究已經(jīng)證明了機(jī)器學(xué)習(xí)在預(yù)測(cè)材料的tg方面的有效性，并且在分析配方單體的化學(xué)成分、分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)描述符等方面取得了顯著成果，但在材料研制過程中，真正優(yōu)化材料性能還需精確控制配方設(shè)計(jì)與工藝過程參數(shù)。當(dāng)前，利用基礎(chǔ)配方和工藝過程參數(shù)直接預(yù)測(cè)材料tg的研究仍然較少，預(yù)測(cè)精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于氟橡膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量tg的成本過高和利用基礎(chǔ)配方和工藝過程參數(shù)直接預(yù)測(cè)材料tg方法受限，預(yù)測(cè)精度低的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種基于氟橡膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測(cè)方法，包括：

4、獲取待測(cè)氟橡膠數(shù)據(jù)；

5、將所述待測(cè)氟橡膠數(shù)據(jù)輸入至最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型中，得到轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)結(jié)果；

6、所述最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法為：

7、采集氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括：工藝過程參數(shù)和工藝配方；

8、對(duì)所述氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，得到清洗后的數(shù)據(jù)；

9、基于綜合分析方法，對(duì)所述清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)齊，確定各工藝過程參數(shù)的界定指標(biāo)并根據(jù)所述界定指標(biāo)確定清洗后的數(shù)據(jù)的特征序列；

10、對(duì)所述特征序列進(jìn)行篩選，得到篩選后的特征序列；

11、分別基于回歸器、深度學(xué)習(xí)算法和聚類分析算法并根據(jù)所述篩選后的特征序列構(gòu)建第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型、第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型和所述第三玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型；

12、根據(jù)所述第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型、第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型和所述第三玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型確定最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型。

13、優(yōu)選地，所述工藝配方包括：

14、單體和助劑，其中，所述單體包括：四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、六氟丙烯和偏氟乙烯。

15、優(yōu)選地，所述工藝過程參數(shù)包括：

16、溫度、壓力、投料量和反應(yīng)介質(zhì)。

17、優(yōu)選地，對(duì)所述氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，得到清洗后的數(shù)據(jù)，包括：

18、確定所述工藝配方中未包含的單體含量值并將所述單體含量值填補(bǔ)為零，得到第一子清洗數(shù)據(jù)；

19、確定工藝過程參數(shù)中無法與原始配方或最終性能對(duì)齊的缺失值并將所述缺失值進(jìn)行刪除，得到第二子清洗數(shù)據(jù)；

20、根據(jù)所述第一子清洗數(shù)據(jù)和所述第二子清洗數(shù)據(jù)確定得到清洗后的數(shù)據(jù)。

21、優(yōu)選地，所述基于綜合分析方法，對(duì)所述清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)齊，確定各工藝過程參數(shù)的界定指標(biāo)并根據(jù)所述界定指標(biāo)確定清洗后的數(shù)據(jù)的特征序列，包括：

22、確定所述清洗后的數(shù)據(jù)的矩陣序列；

23、對(duì)所述矩陣序列進(jìn)行工藝過程參數(shù)估計(jì)量得到工藝序列；

24、根據(jù)所述工藝序列得到重組序列；

25、根據(jù)所述重組序列和所述界定指標(biāo)確定清洗后的數(shù)據(jù)的特征序列。

26、優(yōu)選地，所述對(duì)所述特征序列進(jìn)行篩選，得到篩選后的特征序列，包括：

27、根據(jù)所述皮爾遜相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式確定數(shù)據(jù)相關(guān)性，其中，所述數(shù)據(jù)相關(guān)性包括：特征與性能之間的相關(guān)系數(shù)值和不同特征直接的相關(guān)性系數(shù)值；

28、根據(jù)熱力圖對(duì)所述數(shù)據(jù)相關(guān)性進(jìn)行表征，得到相關(guān)性表征熱力圖；

29、根據(jù)所述相關(guān)性表征熱力圖和遞歸特征消除算法得到篩選后的特征序列。

30、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型、第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型和所述第三玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型確定最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型，包括：

31、根據(jù)所述第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型、第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型和所述第三玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型分別確定第一轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子結(jié)果、第二轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子結(jié)果和第三轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子結(jié)果；

32、分別對(duì)所述第一轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子結(jié)果、第二轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子結(jié)果和第三轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，得到第一評(píng)估結(jié)果、第二評(píng)估結(jié)果和第三評(píng)估結(jié)果；

33、根據(jù)所述第一評(píng)估結(jié)果、第二評(píng)估結(jié)果和第三評(píng)估結(jié)果確定各個(gè)預(yù)測(cè)子模型的權(quán)重并進(jìn)行加權(quán)以確定最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型。

34、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

35、本發(fā)明提供了一種基于氟橡膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的預(yù)測(cè)方法，包括：獲取待測(cè)氟橡膠數(shù)據(jù)；將所述待測(cè)氟橡膠數(shù)據(jù)輸入至最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型中，得到轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)結(jié)果；所述最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法為：采集氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括：工藝過程參數(shù)和工藝配方；對(duì)所述氟橡膠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，得到清洗后的數(shù)據(jù)；基于綜合分析方法，對(duì)所述清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)齊，確定各工藝過程參數(shù)的界定指標(biāo)并根據(jù)所述界定指標(biāo)確定清洗后的數(shù)據(jù)的特征序列；對(duì)所述特征序列進(jìn)行篩選，得到篩選后的特征序列；分別基于回歸器、深度學(xué)習(xí)算法和聚類分析算法并根據(jù)所述篩選后的特征序列構(gòu)建第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型、第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型和所述第三玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型；根據(jù)所述第一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型、第二玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型和所述第三玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)子模型確定最終的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測(cè)模型。本發(fā)明考慮了配方設(shè)計(jì)與工藝過程參數(shù)直接預(yù)測(cè)材料tg并利用多種模型對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以更廣泛的針對(duì)多種類型的輸入數(shù)據(jù)以確保預(yù)測(cè)精度最佳。