[發(fā)明專(zhuān)利]一種硅橡膠磁流變彈性體復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107459821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王之霖;史玉蘭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州金藝廣告?zhèn)髅接邢薰?/a>
• 主分類(lèi)號(hào): C08L83/04
• 分類(lèi)號(hào): C08L83/04;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/18;C08K3/38
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• 代理人: 馬驍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅橡膠磁流變彈性體復(fù)合材料及其制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在日常生活中，沖擊無(wú)處不在，如汽車(chē)碰撞、飛機(jī)著陸、火炮發(fā)射、軌道車(chē)輛車(chē)廂碰撞等，若不對(duì)沖擊載荷的傳遞力予以緩和，將對(duì)裝置結(jié)構(gòu)的健康與人員生命帶來(lái)不可估量的傷害。根據(jù)動(dòng)力學(xué)研究表明，緩沖裝置的合理應(yīng)用是緩和沖擊載荷的有效途徑之一，有效的減小沖擊載荷對(duì)生命財(cái)產(chǎn)造成的傷害。在現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)中，主要采用V型誘導(dǎo)槽、內(nèi)置吸能梁、加強(qiáng)板和吸能模塊等技術(shù)以提升汽車(chē)被動(dòng)碰撞的安全性能；而在現(xiàn)代汽車(chē)的保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)中，通常采用填充聚氨酯和樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)被動(dòng)緩沖；有的高檔轎車(chē)采用液壓緩沖器、氣囊和氣控式緩沖裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)緩沖，提升汽車(chē)被動(dòng)碰撞的安全性能。飛機(jī)著陸裝置，通常采用橡膠車(chē)輪與液壓彈簧裝置、彈簧摩擦式緩和著陸時(shí)地面對(duì)飛機(jī)機(jī)身的沖擊。火炮發(fā)射通常采用液壓彈簧式、金屬橡膠、彈簧摩擦式等緩沖裝置，緩和火炮發(fā)射對(duì)發(fā)射架的沖擊，提升發(fā)射架壽命，并提升武器的命中率。軌道車(chē)輛的車(chē)廂之間通常采用緩沖梁、車(chē)鉤緩沖器、防爬緩沖器、能量吸收元件等吸收車(chē)廂之間的沖擊；同時(shí)優(yōu)化車(chē)身的橫向壓潰結(jié)構(gòu)，提升軌道車(chē)輛碰撞的安全性能。盡管上述的被動(dòng)緩沖裝置能夠起緩和沖擊的作用，但是上述的被動(dòng)緩沖裝置的吸能特性不可控，不能根據(jù)沖擊速度、質(zhì)量、類(lèi)型調(diào)節(jié)緩沖裝置的參數(shù)，盡多吸收沖擊能量，保護(hù)機(jī)械結(jié)構(gòu)不受傷害。力學(xué)特性可控的智能材料主要有電流變材料與磁流變材料，其的研究與發(fā)展為緩和沖擊載荷帶來(lái)新的解決方法。電流變材料是由美國(guó)學(xué)者 Winslow 在1947 年發(fā)現(xiàn)的，在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)其存在剪切屈服應(yīng)力較小、絕緣要求高、耗能大、雜質(zhì)敏感等致命缺點(diǎn)，進(jìn)而限制了電流變材料的工程應(yīng)用。對(duì)力學(xué)特性可控智能材料的研究主要集中于對(duì)磁流變材料及磁流變器件的研究，鑒于兩種材料的性質(zhì)相似，因而電流變液的部分研究成果，同樣適用于磁流變材料。隨后，磁流變材料家族也由最初的磁流變液，依次出現(xiàn)磁流變脂、磁流變彈性體、磁流變泡沫、磁流變膠、磁流變塑性體等新成員。磁流變材料是一種由載體與可磁化顆粒配以相應(yīng)的改性劑構(gòu)成的多向混合物。磁性顆粒是晶粒尺寸在0.01～50um范圍，若顆粒尺寸過(guò)小，使制備的磁流變材料的磁流變性能較差；若顆粒尺寸過(guò)大，則使制備的磁性材料的穩(wěn)定性較差且不易均勻分散于載體中。磁性顆粒一般選用具有熱穩(wěn)定性好（居里溫度高）、抗氧化能力強(qiáng)、磁導(dǎo)率高、矯頑力小等優(yōu)點(diǎn)的鐵磁顆粒（如鐵鈷合金、鐵鎳合金、羰基鐵粉）。載體主要選用具有良好的穩(wěn)定性、無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、不導(dǎo)磁等特點(diǎn)材料，最好兼有有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料雙重性能，使制備的磁流變材料具有良好的高溫性能和低溫性能。在磁場(chǎng)的作用，磁性顆粒沿著磁感線(xiàn)方向排列形成磁鏈，從而改變材料的力學(xué)性能。添加劑用于提升載體與磁性顆粒的親和性，使得制備的磁流變材料具有好的穩(wěn)定性和更好的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有磁流變材料在沖擊緩沖領(lǐng)域存在不足，沉降穩(wěn)定性差、溫度適應(yīng)范圍窄、可調(diào)范圍窄，剪切屈服力低的問(wèn)題，提供了一種硅橡膠磁流變彈性體復(fù)合材料及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種硅橡膠磁流變彈性體復(fù)合材料，包括下述重量份原料制成：

60~80份改性鐵磁顆粒，10~15份二甲基硅油，15~20份硅橡膠。

所述改性鐵磁顆粒為羰基鐵、釹鐵硼粉預(yù)處理后經(jīng)改性液改性處理制得。

所述改性液為由1.2~1.6重量份硅烷偶聯(lián)劑KH-550，2.4~3.2重量份十二烷基苯磺酸鈉，120～160重量份無(wú)水乙醇組成。

所述預(yù)處理過(guò)程為羰基鐵、釹鐵硼粉、異丙醇裝入球磨機(jī)中球磨，再在真空度為10~30kPa，200~240℃下干燥至恒重。

所述羰基鐵、釹鐵硼粉、異丙醇的重量份為50~60份羰基鐵，10~20份釹鐵硼粉，2.0~2.4份異丙醇。

所述改性處理為將改性液與預(yù)處理鐵磁顆粒按質(zhì)量比2：1混合均勻后，以300~400r/min球磨5~6h，靜置3~5h后過(guò)濾干燥。

所述硅橡膠為縮合型室溫硫化硅橡膠。

所述的一種硅橡膠磁流變彈性體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

S1.取羰基鐵、釹鐵硼粉、異丙醇球磨混合均勻，再真空干燥，得預(yù)處理鐵磁顆粒；

S2.配制改性液；

S3.將改性液與預(yù)處理鐵磁顆粒混合均勻后球磨靜置，過(guò)濾干燥得改性鐵磁顆粒；