一種受磁場控制阻尼顯著變化的粘彈性材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粘彈性材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈 性材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在，在大到飛機(jī)的大結(jié)構(gòu)，W及小到電子產(chǎn)品的微小結(jié)構(gòu)中，振動都被給予高度 關(guān)注。因為振動無處不在，并且會帶來一系列的問題。在結(jié)構(gòu)中振動會導(dǎo)致穩(wěn)定性變差，位 置控制失效，耐用性（特別是疲勞耐久性）降低，結(jié)構(gòu)故障W及可靠性和性能下降。此外， 振動和噪聲常常連在一起，振動可引起噪聲（是一種無規(guī)律不協(xié)調(diào)的振動），噪聲又可W轉(zhuǎn) 化為振動，因此，振動和噪聲的危害與治理是密切相關(guān)的。
[0003] 粘彈性阻巧材料在工程應(yīng)用中經(jīng)常使用，W減少結(jié)構(gòu)組件的振動水平。由于高分 子材料（橡膠、塑料）特殊的結(jié)構(gòu)和阻巧機(jī)理，所W其損耗因子很高，應(yīng)用非常廣泛，因此高 分子材料常被用于阻巧材料的首選材料。然而，減振系統(tǒng)在服役過程中結(jié)構(gòu)、載荷W及阻巧 材料本身的老化會導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)的變化，該就要求阻巧材料需要有適應(yīng)性，才能得到很好 的減振降噪效果。同時，減振系統(tǒng)的阻巧特性強(qiáng)烈依賴于振動和噪聲的頻率，而普通減振系 統(tǒng)是被動減振，無法適應(yīng)振動和噪聲頻率的變化，該將使得普通減振系統(tǒng)只能對高于自身 一定的頻率干擾進(jìn)行有效的隔離控制，而對低于或接近其頻率的干擾甚至?xí)a(chǎn)生放大的效 應(yīng)，尤其是在隔減振系統(tǒng)的共振區(qū)。因此，需找一種能夠根據(jù)應(yīng)用環(huán)境變化而智能調(diào)節(jié)的阻 巧材料變得非常迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種阻巧受磁場調(diào)控的粘彈性材料。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案一種受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料，由多元醇、磁性 顆粒、二異氯酸醋、補(bǔ)強(qiáng)劑、有機(jī)金屬催化劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑制備而成；
[0006] 所述多元醇為聚二醇、1,2-丙二醇、1,4-了二醇、了二締多元醇或藍(lán)麻油中的至 少一種.
[0007] 所述磁性顆粒為球狀幾基鐵粉和/或樹枝狀幾基鐵粉；
[000引所述二異氯酸醋為二苯基甲燒二異氯酸醋MDI、甲苯二異氯酸醋TDI、對苯二異氯 酸醋PPDI、1，5-蒙二異氯酸醋NDI，六甲基二異氯酸醋皿I、二甲基聯(lián)苯二異氯酸醋TODI、異 佛爾酬二異氯酸醋IPDI中的至少一種；
[0009] 所述補(bǔ)強(qiáng)劑為云母、硫酸領(lǐng)、云母粉、高嶺±、娃酸巧、蒙脫±或娃灰石中的至少一 種；
[0010] 所述有機(jī)金屬催化劑為二月桂酸二了基錫、二月桂酸二辛基錫、二新癸酸二甲基 錫或辛酸亞錫中的至少一種；
[0011] 所述促進(jìn)劑為十八醇和/或液體石蠟；
[0012] 所述穩(wěn)定劑為=氧化二鐵、四氧化=鐵、=氧化二銘、四氧化=鉛、氧化鋒或二氧 化鐵中的至少一種。
[0013] 具體的，所述各原料的重量百分比如下；多元醇11%~75%，幾基鐵粉10%~ 80 %，二異氯酸醋1 %~6. 5 %，補(bǔ)強(qiáng)劑7 %~20 %，有機(jī)金屬催化劑0. 1 %~0. 35 %，促進(jìn) 劑0. 1 %~0. 4%，穩(wěn)定劑0. 1 %~0. 3%。
[0014] 優(yōu)選的，所述各原料的重量百分比如下；多元醇22. 4%，幾基鐵粉60%，二異氯酸 醋2 %，補(bǔ)強(qiáng)劑15 %，有機(jī)金屬催化劑0. 2 %，促進(jìn)劑0. 3 %，穩(wěn)定劑0. 1 %。
[0015] 具體的，所述球狀幾基鐵粉的粒徑為0. 5~27 ym，樹枝狀鐵粉的長徑比為20~ 60 〇
[0016] 優(yōu)選的，所述粘彈性材料由藍(lán)麻油、球形幾基鐵粉、二苯基甲燒二異氯酸醋MDI、云 母、辛酸亞錫、十八醇和氧化鋒制備而成。
[0017] 具體的，所述的粘彈性材料在磁感應(yīng)強(qiáng)度0~1T下，損耗因子為0.07521~ 2. 8325,零場剪切模量（剪切模量是剪切應(yīng)力與應(yīng)變的比值，零場剪切模量是指磁感應(yīng)強(qiáng) 度為0時的剪切模量）為3. 82X 1〇-4~5. 136X 10 -3MPa。
[0018] 本發(fā)明還提供了所述粘彈性材料的制備方法，包括如下步驟：
[0019] a、將多元醇在溫度為90~130°C、真空度-0.1 MPa下干燥30~60分鐘；
[0020] b、向步驟a中按設(shè)定的重量百分比加入磁性顆粒和補(bǔ)強(qiáng)劑攬拌均勻后，按設(shè)定的 重量百分比加入二異氯酸醋和有機(jī)金屬催化劑，加熱到80~90°C持續(xù)攬拌反應(yīng)10~20分 鐘；
[0021]C、向步驟b中按設(shè)定的重量百分比加入促進(jìn)劑和穩(wěn)定劑，再次攬拌均勻后在溫度 為80~100°C反應(yīng)20~30分鐘，在溫度為75~85°C、壓強(qiáng)為-0.1 MPa下反應(yīng)100~120 分鐘，取出在室溫下放置3~5天，受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料樣品就制取完 成。
[002引具體的，步驟a的操作如下；將多元醇在溫度為110°C、真空度-0. 1M化下干燥45 分鐘。
[0023] 具體的，步驟b中，加熱到85°C持續(xù)攬拌15分鐘。
[0024] 具體的，步驟C的操作如下；向步驟b中按設(shè)定的重量百分比加入促進(jìn)劑和穩(wěn)定 劑，再次攬拌均勻后在溫度為90°C反應(yīng)25分鐘，在溫度為80°C、壓強(qiáng)為-0.1 MI^a下反應(yīng)110 分鐘，取出在室溫下放置4天，受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料樣品就制取完成。
[0025] 本發(fā)明的聚氨醋主基采用多元醇和二異氯酸醋，由多元醇和二異氯酸醋反應(yīng)生成 的聚氨醋基體，制備的粘彈性材料具有初始模量小的優(yōu)點，由此可W使制成的粘彈性阻巧 材料在施加磁場后模量變化梯度較大，故具有較好的可調(diào)性；同時聚氨醋本身具有良好的 阻巧特性，該也是增加粘彈性阻巧材料的耗能性能的重要原因之一。磁性材料選擇磁導(dǎo)率 較高的球狀和樹枝狀幾基鐵粉（球狀粒徑0. 5~27 ym，樹枝狀長徑比20~60)，從而獲 得較大的磁化率，W提高材料的可調(diào)性。補(bǔ)強(qiáng)劑采用云母，硫酸領(lǐng)，高嶺±，娃酸巧，蒙脫±， 娃灰石，中的一種或者混合物，該些添加劑具有高初性，耐磨、抗彎，它們的添加可W使混煉 膠的阻巧性能有大幅度的提高。另外，選用=氧化二鐵，四氧化=鐵，=氧化二銘，四氧化= 鉛，氧化鋒，二氧化鐵中的一種或者兩種W上的混合物作為穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑的加入明顯改 善了該粘彈性材料的穩(wěn)定性能，并且沒有發(fā)現(xiàn)對其性能有不利影響。
[0026] 本發(fā)明的有益效果；相比于其他非極化材料，受磁場控制的粘彈性材料具有性質(zhì) 隨磁場可迅速、不斷和可逆改變的特性。因而在減振降噪領(lǐng)域提供著更多潛在的可行解決 方案。其能夠根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境的變化而調(diào)節(jié)自身阻巧大小，同時在每一個具體的阻巧值 下面能有一定的溫度穩(wěn)定性。本發(fā)明的受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料配方，通過 對基體材料和不同添加劑的選用及添加劑量的控制，優(yōu)選出各種成分的最佳配合比，用此 配方制備而成的粘彈性材料，在25°C下，隨著磁場從0變化到1T，其損耗因子變化范圍可從 0. 07521至1]2. 8325,剪切儲能模量可達(dá)2. 939MPa，同時在25°C~80°C范圍內(nèi)，其損耗因子有 很好的溫度穩(wěn)定性。本發(fā)明粘彈性材料是一種通過高粘度聚合物凝膠作為基體，可W克服 鐵磁顆粒沉降的新型受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料。作為磁流變液和磁流變彈性 體的中間系統(tǒng)，該種材料的優(yōu)點在于，能控制初始粘度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。智能粘彈性 材料隔減振裝置可W通過外加可控磁場改變自身剛度而改變自振特性，從而在大范圍調(diào)整 材料的損耗因子，該樣可W在更寬的頻域范圍內(nèi)進(jìn)行隔減振控制，可W根據(jù)時變動力系統(tǒng) 的動力特性實時改變隔減振裝置的剛度和阻巧特性，W避開隔減振系統(tǒng)的共振區(qū)。該粘彈 性材料可調(diào)性很好，能根據(jù)減隔振裝置的需求，能在需要高損耗能力、大損耗因子的減振模 式下工作，也可W在需要小損耗因子的隔振模式下工作。本發(fā)明W提高粘彈性材料損耗因 子和可調(diào)性為著眼點，制備出具有良好耗能能力和可調(diào)性的粘彈性材料。該粘彈性材料可 用于車輛、機(jī)械、航空、航天、船舶與海岸及±木等領(lǐng)域振動、沖擊及噪聲控制隔離裝置。
【附圖說明】
[0027] 圖1本發(fā)明受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料
[002引圖2按實施例1制備的不同含量的受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料的損耗 因子隨磁場的變化
[0029] 圖3按實施例1制備的含量為60wt%的樣品在不同磁場下?lián)p耗因子隨溫度的變化
[0030] 圖4按實施例5的試劑比例，采用不同試劑制備的4個樣品損耗因子隨磁場的變 化
[0031] 圖5按實施例3的試劑比例，采用不同試劑制備的4個樣品損耗因子隨磁場的變 化
[0032] 圖6球狀鐵粉和樹枝狀鐵粉的微觀形貌圖
[0033] 圖7流變儀測試原理示意；圖中標(biāo)記；1-導(dǎo)磁材料，2-磁場，3-試樣，4-線圈，5-旋 轉(zhuǎn)平板。
【具體實施方式】
[0034] 下述實施例中的原料中重量均為運(yùn)量百分比X化G。
[0035] 實施例1制備粘彈性材料
[0036] 本實施例的受磁場控制阻巧顯著變化的粘彈性材料，制備原料按重量百分比包括 W下組份；多元醇（藍(lán)麻油）22. 4 %，幾基鐵粉（球狀和樹枝狀按2:1混合）60 %，二異氯酸 醋（二苯基