[發明專利]一種力學自適應彈性體制件的制備方法

在審

• 申請號: 202110149584.9
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112898784A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 耿呈禎;蘆艾;余鳳湄;趙秀麗;張倩;雷衛華;劉小兵
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08L83/04;C08L83/06;C08K3/36;B29B7/00;B29C35/02
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 趙以鵬

本發明公開了一種力學自適應彈性體制件的制備方法，屬于高分子材料技術領域。制備方法主要包括如下步驟：首先將100重量份彈性體基體，0.1?70重量份補強劑，0.1?10重量份有機改性劑，0?40重量份溶劑混合均勻，獲得彈性體材料。此后將上述彈性體材料通過成型加工技術獲得在壓縮方向上具有可屈服韌帶單元結構的制件。本發明通過在橡膠材料內部引入新的能量耗散機制，同時利用可屈服韌帶單元結構吸收應變能，從而賦予彈性體制件力學自適應特性，具有緩沖吸能、阻尼減震的特點，在航空航天、國防軍工、交通運輸、運動防護、精密器件等領域有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，更具體的說是涉及一種力學自適應彈性體制件的制備方法。

背景技術

力學自適應彈性體是一種具有壓縮應變軟化特征的彈性體材料，其壓縮應力-應變曲線包含三段：低應變區為線彈性區，壓縮應力隨應變增加而接近線性地上升；中間應變區為應變軟化區，壓縮應力隨應變上升的斜率顯著下降，應力隨應變變化速率＜1MPa/100％應變，甚至出現應力平臺；高應變區為密實化區，壓縮應力隨應變上升而再次快速增加，這種壓縮行為也被稱為超彈性行為。力學自適應彈性體具有緩沖吸能、阻尼減震的特點，在航空航天、國防軍工、交通運輸、運動防護、精密器件等領域有廣泛的應用前景。

力學自適應彈性體的應變軟化特征特征需要通過多孔三維結構實現，但一般彈性體泡沫材料的壓縮行為僅包括泡孔坍縮-密實化兩步過程，即在中低應變范圍發生泡孔坍縮，壓縮應力隨應變增加而緩慢上升，在高應變范圍發生密實化，壓縮應力隨應變增加而快速上升，這一壓縮過程不會發生應變軟化。賦予彈性體材料力學自適應性，一方面需要在材料配方內引入新的能量耗散機制，另一方面需要設計制品的多孔結構，引入韌帶屈服機制。但目前涉及力學自適應彈性體制品的研究報道很少。

發明內容

本發明的目的是提供一種力學自適應彈性體制件的制備方法，以期解決上述技術問題,以滿足在航空航天、國防軍工、交通運輸、運動防護、精密器件等領域在緩沖吸能、阻尼減震方面的特殊需求。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種力學自適應彈性體制件的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將100重量份彈性體基體，0.1-70重量份補強劑，0.1-30重量份有機改性劑，0-40重量份溶劑混合均勻，獲得彈性體材料。

步驟二、將上述彈性體材料通過成型加工、硫化獲得在壓縮方向上具有可屈服韌帶單元結構的制件。

上述方法中所述的彈性體基體為可以是熱塑性彈性體，也可以是交聯固化的橡膠材料。包括但不限于甲基乙烯基硅橡膠、雙苯基硅橡膠、熱塑性聚氨酯彈性體、光固化聚氨酯彈性體、天然橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠。彈性體基體具體包含了相應橡膠或彈性體對應的生膠、交聯劑、催化劑、引發劑和其他助劑。

上述方法中所述的補強劑為未改性或經過各種表面改性的炭黑、沉淀法二氧化硅、氣相法二氧化硅、溶膠-凝膠法二氧化硅、碳納米管、硅樹脂、硅藻土、蒙脫土、二氧化鈦、氧化鋅、炭黑、金屬納米粒子、滑石粉、納米碳酸鈣、石墨納米片或石墨烯等補強填料中的任意一種或幾種復配。

上述方法中所述的有機改性劑為彈性體基體的共聚物，其共聚鏈段包含環氧基、酯基、羧基、氨基等官能團中的一種或幾種，以上共聚鏈段的摩爾含量為5％-70％。

上述方法中所述的溶劑為所選彈性體對應的良溶劑，包括但不限于甲苯、四氫呋喃等有機試劑。

上述方法中所述的混合方法是指可將組分均勻混合的方法，包括但不限于公轉自轉式行星攪拌，雙輥開煉，多輥開煉，密煉。優選地，對于液體硅橡膠、聚氨酯類液體橡膠等液態彈性體基體，采用公轉自轉式行星攪拌或多輥開煉混合10-60分鐘。對于非液態的彈性體基體，采用雙輥開煉，多輥開煉或先密煉再開煉的方式混合10-60分鐘。