一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法,由聚合物基體材料和軟磁性顆?；旌辖M成預混料后在經(jīng)外加磁場固化得到磁流變彈性體,由雙組份室溫硫化硅橡膠與增塑劑二甲基硅油、羰基鐵粉及適量催化劑混合得到預混料在外加磁場中固化1小時；所述磁場是一個由幅值400～800mT的直流磁場與幅值10～100mT、頻率25Hz～200Hz的交流磁場疊加所形成的低頻脈動磁場。本發(fā)明可同時獲得具備高初始剪切模量和高磁致剪切模量的磁流變彈性體，且進一步提高了磁流變彈性體的初始剪切模量，器件的剛度升高，更有利于磁流變彈性體的工程應用；另一方面，拓寬了磁流變彈性體動態(tài)剪切模量的變化范圍，優(yōu)化了其可控性能。
【專利說明】一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁流變彈性體材料的制備，尤其是有機高分子化合物為基料與軟磁性顆?；旌辖M成的復合磁流變彈性體材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]磁流變彈性體是由聚合物基體材料和軟磁性顆粒混合組成的復合材料。一般是將未交聯(lián)的液態(tài)聚合物與軟磁性微顆粒均勻混合，然后將混合物放置在外加直流磁場中直至固化結束。在固化過程中，顆粒在磁場作用下被磁化并沿磁場方向有序排列，固化后這種有序結構根植在基體中。這種復合材料的力學性能受到聚合物基體及軟磁性顆粒的共同影響，其模量變化可由外加磁場來控制。用這種材料研制的減振器件能夠在外界激擾信號接近系統(tǒng)固有頻率時，通過調節(jié)外磁場主動地改變彈性體的剛度，防止系統(tǒng)發(fā)生共振。
[0003]在實際工程應用中，磁流變彈性體主要工作于剪切應變模式。在剪切力作用下，夕卜部不施加磁場時，彈性體表現(xiàn)出的模量稱為初始剪切模量；而外部施加磁場時，其有序結構會受到磁場力作用，顆粒之間的作用力加強，磁能的增加導致材料的變形抗力增大，彈性模量也會增加。當外加磁場達到飽和時，其表現(xiàn)出的最大剪切模量與初始剪切模量的差值就是其磁致剪切模量。
[0004]對磁流變彈性體而言，高磁致剪切模量是人們追求的主要目標。為獲得高的磁致剪切模量，選用材質偏軟的基體橡膠是目前普遍采用的一種方法，但初始剪切模量較低會導致磁流變橡膠的強度偏低，這會使彈性體的應用范圍受到限制。如果選用材質較硬的橡膠為基又會使磁致剪切模量大大降低。因此，研發(fā)同時具備高初始剪切模量和高磁致剪切模量的磁流變彈性體具有重要意義。`
【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術存在的缺點與不足，提供一種同時具備高初始剪切模量和高磁致剪切模量的磁流變彈性體的方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn):
[0007]一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法，由聚合物基體材料和軟磁性顆粒混合組成預混料后，經(jīng)外加磁場固化得到磁流變彈性體，包含如下的步驟:
[0008](I)、雙組份室溫硫化硅橡膠與增塑劑二甲基硅油、偶聯(lián)劑混合均勻；其中硫化硅橡膠與二甲基硅油的重量比為100:3 ；
[0009](2)、將(I)所得混合物放在恒溫干燥箱中60°C下預加熱5分鐘；加入體積分數(shù)20?30%的羰基鐵粉羰基鐵粉及適量二月桂酸二丁基錫催化劑混合得到預混料；再利用高速攪拌機進行均勻化處理后再放入真空干燥箱中抽真空，以排除內部的氣泡；
[0010](3)、將(2)所得經(jīng)處理的預混料放入尼龍模具中，在外加磁場中固化I小時，出模后得到目標磁流變彈性體；所述磁場是一個由幅值400?SOOmT的直流磁場與幅值10?100mT、頻率25Hz?200Hz的交流磁場疊加所形成的低頻脈動磁場。[0011]本發(fā)明的目的還在于，制備一種同時具有較高初始剪切模量和高磁致剪切模量的磁流變彈性體。
[0012]通過本發(fā)明方法制備低頻脈動磁場制備磁流變彈性體，可同時獲得具備高初始剪切模量和高磁致剪切模量的磁流變彈性體。一方面，提高了磁流變彈性體的初始剪切模量，使得器件的剛度升高，更有利于磁流變彈性體的工程應用；另一方面，在上述前提下拓寬了磁流變彈性體動態(tài)剪切模量的變化范圍，優(yōu)化了其可控性能，提高了其主動或半主動控制效果。
【具體實施方式】
[0013]下面實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步的詳述。
[0014]除特別聲明外，以下實施例中所用試劑均為化學純，所用雙組份室溫硫化硅橡膠為四川中藍晨光化工研究院有限公司生產，牌號是H-50。
[0015]實施例1:30g雙組份室溫硫化硅橡膠，與6g 二甲基硅油、Ig硅烷偶聯(lián)劑均勻混合，在60°C下預加熱5分鐘。然后將混合物與體積分數(shù)27%的羰基鐵粉、Ig 二月桂酸二丁基錫催化劑混合，進行高速攪拌。抽真空 ，均勻放入模具中，在(600+60sin50 Ji t)mT的磁場下固化I小時，24小時后出模，得到的磁流變彈性體，與在傳統(tǒng)600mT直流磁場下制備的同組分產物相比，其初始模量提高了 1.5825MPa，同時磁致剪切模量提高了 0.3328MPa。
[0016]實施例2:30g雙組份室溫硫化硅橡膠，與6g 二甲基硅油、Ig硅烷偶聯(lián)劑均勻混合，在60°C下預加熱5分鐘。然后將混合物與體積分數(shù)27%的羰基鐵粉、Ig 二月桂酸二丁基錫催化劑混合，進行高速攪拌。抽真空，均勻放入模具中，在(600+60sinl00 Ji t) mT的磁場下固化I小時，24小時后出模，得到的磁流變彈性體，與在傳統(tǒng)600mT直流磁場下制備的同組分產物相比，其初始模量提高了 0.8813MPa，同時磁致剪切模量提高了 0.1359MPa。
[0017]實施例3:30g雙組份室溫硫化硅橡膠，與6g 二甲基硅油、Ig硅烷偶聯(lián)劑均勻混合，在60°C下預加熱5分鐘。然后將混合物與體積分數(shù)27%的羰基鐵粉、Ig 二月桂酸二丁基錫催化劑混合，進行高速攪拌。抽真空，均勻放入模具中，在(600+60sinl50 Ji t)mT的磁場下固化I小時，24小時后出模，得到的磁流變彈性體，與在傳統(tǒng)600mT直流磁場下制備的產物相比，其初始模量提高了 0.5008MPa,同時磁致剪切模量提高了 0.0627MPa。
[0018]實施例4:30g雙組份室溫硫化硅橡膠，與6g 二甲基硅油、Ig硅烷偶聯(lián)劑均勻混合，在60°C下預加熱5分鐘。然后將混合物與體積分數(shù)27%的羰基鐵粉、Ig 二月桂酸二丁基錫催化劑混合，進行高速攪拌。抽真空， 均勻放入模具中，在(600+60sin200 Ji t) mT的磁場下固化I小時，24小時后出模，得到的磁流變彈性體，與在傳統(tǒng)600mT直流磁場下制備的產物相比，其初始模量提高了 0.1917MPa， 同時磁致剪切模量提高了 0.0043MPa。
[0019]在實際實施中，偶聯(lián)劑除硅烷偶聯(lián)劑外，還可選用效果與其相比擬的鈦酯酸偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑。磁場選用(600+60sin50 Jit) mT的磁場具有優(yōu)選的效果。
【權利要求】
1.一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法，由聚合物基體材料和軟磁性顆?；旌辖M成預混料后，經(jīng)外加磁場固化得到磁流變彈性體，其步驟如下: (1)、雙組份室溫硫化型硅橡膠與增塑劑二甲基硅油、偶聯(lián)劑混合均勻；其中硅橡膠與二甲基硅油的重量比為100:3 ； (2)、將(I)所得混合物在恒溫干燥箱中60°C下預加熱5分鐘；加入體積分數(shù)20?30%的羰基鐵粉及適量催化劑混合得到預混料；再利用高速攪拌機進行均勻化處理后，放入真空干燥箱中抽真空，以排除內部的氣泡； (3)、將(2)所得到的預混料放入尼龍模具中，在外加磁場中固化I小時，出模后得到目標磁流變彈性體；所述磁場是一個低頻脈動磁場。
2.根據(jù)權利要求1所述之一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法，其特征在于，所述磁場為一個由幅值400?800mT的直流磁場與幅值10?100mT、頻率25Hz?200Hz的交流磁場疊加所形成的低頻脈動磁場。
3.根據(jù)權利要求1所述之一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法，其特征在于，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫。
4.根據(jù)權利要求1所述之一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑可為以下任一種:硅烷偶聯(lián)劑、鈦酯酸偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權利要求1所述之一種用脈動磁場制備磁流變彈性體的方法，其特征在于，所述步驟(3)的出模時間為20?30小時。
6.一種磁流變彈性體，其特征在于，采用權利要求或I或2或3或4或5的方法制得，同時具有較高的初始剪切模 量和高磁致剪切模量。
【文檔編號】C08L83/04GK103435822SQ201310280731
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權日:2013年7月5日
【發(fā)明者】胥永剛, 金僉, 張恒偉 申請人:西南交通大學