[發明專利]一種控制磁性粒子徑向分布的磁流變彈性體制備方法

有效

• 申請號: 201910972225.6
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110591366B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 郭訓忠;王輝;吳聰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L7/00;C08K3/08;C08K9/02
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

本發明公開了一種控制磁性粒子徑向分布的磁流變彈性體制備方法，制備步驟為：(1)將磁性粒子與助劑混合均勻，將得到的混合物加入到流體態橡膠原料中利用高速攪拌機攪拌，使磁性粒子在橡膠基體中分布均勻；(2)混合物攪拌均勻后放入真空容器中抽真空去除混合物內部的氣泡；(3)再將步驟(2)中得到的混合物倒入圓筒形的模具中，將模具密封后水平放置，使模具沿著水平軸線旋轉，混合物邊旋轉邊固化，通過調節模具轉速大小及其轉速變化規律，控制磁性粒子在橡膠基體中沿徑向的分布規律。本發明提出的通過控制模具的旋轉速度來實現磁性粒子在橡膠基體中的分布的方法相對操作簡便、易于實現且大大降低成本。

技術領域

本發明公開了一種控制磁性粒子徑向分布的磁流變彈性體的制備方法，屬于磁流變材料領域。

背景技術

磁流變彈性體，是一種新興的智能材料，將微米尺度的磁性粒子加入到橡膠基體中混合，在磁場環境下固化，使基體中的鐵磁性粒子具有鏈狀或柱狀結構。在外加磁場作用下，磁流變彈性體的性能會發生較大的變化，磁流變彈性體具有快速響應，可控可逆等特性。因而在汽車、建筑等領域有著廣泛的應用前景。

以往為了使磁性粒子在橡膠基體中具有鏈狀或柱狀結構，使磁流變彈性體具有各向異性，一般在磁流變彈性體固化過程中外加磁場預結構化，來提高磁流變彈性體的磁流變效應。在之前的研究中，磁流變彈性體多用于汽車、火車、艦船的減振阻尼方面，而將磁流變彈性體作為介質來成形大型復雜曲面構件的研究還很少，對于這種大型的磁流變彈性體，制備過程中對磁場發生裝置的要求很高，要求磁場發生裝置在大磁場范圍的情況下保持大的磁場強度，這將會大大增加磁場發生裝置的制作難度和延長制作周期，甚至難以完成它的制作，極大限制了磁流變彈性體在成形方面的應用。

因此在磁流變彈性體的制備過程中，如何在不外加磁場條件下也能使磁性粒子在橡膠基體中呈現出鏈狀或柱狀排列顯得尤為重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種控制磁性粒子徑向分布的磁流變彈性體的制備方法，在無外加磁場的情況下實現磁性粒子的規律排布，根據橡膠基體的種類不同，可采用一步法或分多步驟實現上述制備過程。本發明提供的磁流變彈性體，具有較好的強度和磁流變效應，并且制備工藝簡單，對設備要求低，易于實現產業化。

一種控制磁性粒子徑向分布的磁流變彈性體制備方法，制備步驟為：

(1)將磁性粒子與助劑混合均勻，將得到的混合物加入到流體態橡膠原料中利用高速攪拌機攪拌，使磁性粒子在橡膠基體中分布均勻；

(2)混合物攪拌均勻后放入真空容器中抽真空去除混合物內部的氣泡；

(3)再將步驟(2)中得到的混合物倒入圓筒形的模具中，將模具密封后水平放置，使模具沿著水平軸線旋轉，混合物邊旋轉邊固化，通過調節模具轉速大小及其轉速變化規律，控制磁性粒子在橡膠基體中沿徑向的分布規律。

根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：通過調節模具的轉速及其變化規律來控制磁性粒子在橡膠基體中沿徑向的分布規律，離心力F：

F＝mω²r

式中：m—粒子質量，ω—角速度，r—粒子距旋轉軸線的距離

轉速較低時，磁性粒子所受的離心力小于自身重力與橡膠基體對磁性粒子的阻力之和，此時橡膠基體中的磁性粒子會朝著旋轉軸線移動；

轉速較高時，磁性粒子所受的離心力大于自身重力與橡膠基體對磁性粒子的阻力之和，此時橡膠基體中的磁性粒子會朝著磁流變彈性體的圓周移動。

在制備過程中，通過控制模具的轉速及變化，即轉速-時間曲線，可根據實際需求制備出沿徑向規律分布的磁流變彈性體。

所述的制備方法，所述橡膠基體包括硅橡膠和橡膠膠乳溶液，橡膠膠乳溶液包括天然橡膠和丁苯橡膠，橡膠基體所占質量比為15％-30％。