[发明专利]具有高阻尼特性和强度的磁流变弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于应用于减振吸声的智能材料技术领域，具体是一种拥有高阻尼的磁流变弹性体及其制备方法。

背景技术

磁流变弹性体作为磁流变材料重要的一员，是一种新型的磁控智能材料。它是由聚合物基体、磁性颗粒、添加剂组成。在外加磁场后，磁流变弹性体的模量(刚度)、阻尼等性能能够得到实时可逆的控制，在隔振缓冲、磁控传感、减振吸声等领域具有广阔的应用前景。磁流变弹性体同时兼备了磁流变材料和聚合物弹性体的优点，它克服了磁流变液沉降稳定性差的缺点，同时由于聚合物基体限制了铁磁颗粒的运动使得控制响应快、可控性好的优点。它还具备了聚合物弹性体本身拥有的良好机械性能和阻尼性能。磁流变弹性体作为近年磁流变材料的研究热点，人们在改进磁流变弹性体特性上做了大量工作，比如选取合适的基体，改进颗粒和基体的相容性，通过添加增强颗粒和增塑剂来提高磁流变弹性体的性质。

目前由于磁流变弹性体的基体一般选择聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶等橡胶类聚合物。这些基体在单独使用的时候，会出现阻尼因子低，有效阻尼温度不够宽和机械强度不够的特点，在应用于高阻尼材料应用领域时不能满足高阻尼、宽有效阻尼温域和高机械强度的减振需要。

发明内容

本发明的目的在于在聚氨酯基磁流变弹性体的基础上，通过制备环氧树脂/聚氨酯互穿网络基体来提高原聚氨酯基磁流变弹性体的阻尼特性和机械特性，同时保证了较高的磁流变效应。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的高阻尼磁流变弹性体由下述重量配比的成分制备而成：由下述重量配比的原料制备而成：环氧树脂5％-10％，聚氨酯预聚体10％-20％，羰基铁粉60％-70％，增塑剂4.5％-10％，固化剂为0.5％-1％；所述的环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、溴化环氧树脂或酚醛环氧树脂中的一种；所述聚氨酯预聚体为多元醇和异氰酸酯反应所得；所述多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇；所述异氰酸酯选自2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种。

优选的，环氧树脂与聚氨酯预聚体的质量比为1︰2。

优选的，所述原料还包括催化剂或/和补强颗粒。

优选的，由下述重量配比的原料制备而成：环氧树脂所占质量比10％，聚氨酯预聚体20％，羰基铁粉63％，增塑剂5％，固化剂为1％，催化剂1％。

具体的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

具体的，所述多元醇为蓖麻油；所述异氰酸酯为2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。

具体的，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯，固化剂为3-二甲胺基甲基苯酚，催化剂为辛酸亚锡，补强颗粒为炭黑或石墨粉。

具体的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

本发明还提供了高阻尼磁流变弹性体的制备方法，包括如下步骤：

用多元醇和异氰酸酯制得聚氨酯预聚体；按照下述比例准备原料：环氧树脂5％-10％，聚氨酯预聚体10％-20％，羰基铁粉60％-70％，增塑剂4.5％-10％，固化剂为0.5％-1％；将羰基铁粉加入到环氧树脂中充分搅拌，将形成的均匀分散混合物和聚氨酯预聚体混合搅拌，加入增塑剂和固化剂后在真空环境下抽掉气泡，在80～120℃条件下固化成型。

优选的，将所准备的原料于80℃干燥2小时后使用。

本发明中，互穿网络结构中环氧树脂和聚氨酯的比例对材料特性有很大的影响。在羰基铁粉含量保持在60-70％范围内，即在保证磁流变弹性体的磁流变特性的同时，通过实验得到基体中环氧和聚氨酯预聚体的比值为1:2时，所得的磁流变弹性体在25℃环境下的阻尼特性和磁流变效应最优。

本发明的有益效果为：本发明的磁流变弹性体采用的环氧/聚氨酯互穿网络基体由于基体内互穿网络结构的存在，将聚氨酯和环氧树脂的优点有机地结合在了一起，提高了基体的本征阻尼，同时拓宽了有效阻尼温域。同时由于两相分离结构的存在，和补强颗粒的加入使得铁磁颗粒在磁场下滑移时候产生的能耗变大，因此磁流变弹性体的整体阻尼特性得到了提高。由于互穿网络结构分子网络的相互贯穿纠缠，分子链网络之间的协同作用使得磁流变弹性体的耐热性能和机械强度都有所提高。本发明制备出的磁流变弹性体能够满足高阻尼、高机械强度同时兼备较高磁流变效应的应用要求。所述磁流变弹性体可以应用于减振、吸声、智能阻尼领域。本发明工艺简单，材料成品易于成型，容易产业化和商品化。

附图说明

图1为本发明环氧树脂/聚氨酯互穿网络基磁流变弹性体的制备流程图

具体实施方式