[发明专利]一种硅橡胶磁流变弹性体复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶磁流变弹性体复合材料及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

在日常生活中，冲击无处不在，如汽车碰撞、飞机着陆、火炮发射、轨道车辆车厢碰撞等，若不对冲击载荷的传递力予以缓和，将对装置结构的健康与人员生命带来不可估量的伤害。根据动力学研究表明，缓冲装置的合理应用是缓和冲击载荷的有效途径之一，有效的减小冲击载荷对生命财产造成的伤害。在现代汽车设计中，主要采用V型诱导槽、内置吸能梁、加强板和吸能模块等技术以提升汽车被动碰撞的安全性能；而在现代汽车的保险杠设计中，通常采用填充聚氨酯和树脂实现被动缓冲；有的高档轿车采用液压缓冲器、气囊和气控式缓冲装置来实现被动缓冲，提升汽车被动碰撞的安全性能。飞机着陆装置，通常采用橡胶车轮与液压弹簧装置、弹簧摩擦式缓和着陆时地面对飞机机身的冲击。火炮发射通常采用液压弹簧式、金属橡胶、弹簧摩擦式等缓冲装置，缓和火炮发射对发射架的冲击，提升发射架寿命，并提升武器的命中率。轨道车辆的车厢之间通常采用缓冲梁、车钩缓冲器、防爬缓冲器、能量吸收元件等吸收车厢之间的冲击；同时优化车身的横向压溃结构，提升轨道车辆碰撞的安全性能。尽管上述的被动缓冲装置能够起缓和冲击的作用，但是上述的被动缓冲装置的吸能特性不可控，不能根据冲击速度、质量、类型调节缓冲装置的参数，尽多吸收冲击能量，保护机械结构不受伤害。力学特性可控的智能材料主要有电流变材料与磁流变材料，其的研究与发展为缓和冲击载荷带来新的解决方法。电流变材料是由美国学者 Winslow 在1947 年发现的，在随后的研究中发现其存在剪切屈服应力较小、绝缘要求高、耗能大、杂质敏感等致命缺点，进而限制了电流变材料的工程应用。对力学特性可控智能材料的研究主要集中于对磁流变材料及磁流变器件的研究，鉴于两种材料的性质相似，因而电流变液的部分研究成果，同样适用于磁流变材料。随后，磁流变材料家族也由最初的磁流变液，依次出现磁流变脂、磁流变弹性体、磁流变泡沫、磁流变胶、磁流变塑性体等新成员。磁流变材料是一种由载体与可磁化颗粒配以相应的改性剂构成的多向混合物。磁性颗粒是晶粒尺寸在0.01～50um范围，若颗粒尺寸过小，使制备的磁流变材料的磁流变性能较差；若颗粒尺寸过大，则使制备的磁性材料的稳定性较差且不易均匀分散于载体中。磁性颗粒一般选用具有热稳定性好（居里温度高）、抗氧化能力强、磁导率高、矫顽力小等优点的铁磁颗粒（如铁钴合金、铁镍合金、羰基铁粉）。载体主要选用具有良好的稳定性、无毒、对环境无污染、不导磁等特点材料，最好兼有有机材料与无机材料双重性能，使制备的磁流变材料具有良好的高温性能和低温性能。在磁场的作用，磁性颗粒沿着磁感线方向排列形成磁链，从而改变材料的力学性能。添加剂用于提升载体与磁性颗粒的亲和性，使得制备的磁流变材料具有好的稳定性和更好的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有磁流变材料在冲击缓冲领域存在不足，沉降稳定性差、温度适应范围窄、可调范围窄，剪切屈服力低的问题，提供了一种硅橡胶磁流变弹性体复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种硅橡胶磁流变弹性体复合材料，包括下述重量份原料制成：

60~80份改性铁磁颗粒，10~15份二甲基硅油，15~20份硅橡胶。

所述改性铁磁颗粒为羰基铁、钕铁硼粉预处理后经改性液改性处理制得。

所述改性液为由1.2~1.6重量份硅烷偶联剂KH-550，2.4~3.2重量份十二烷基苯磺酸钠，120～160重量份无水乙醇组成。

所述预处理过程为羰基铁、钕铁硼粉、异丙醇装入球磨机中球磨，再在真空度为10~30kPa，200~240℃下干燥至恒重。

所述羰基铁、钕铁硼粉、异丙醇的重量份为50~60份羰基铁，10~20份钕铁硼粉，2.0~2.4份异丙醇。

所述改性处理为将改性液与预处理铁磁颗粒按质量比2：1混合均匀后，以300~400r/min球磨5~6h，静置3~5h后过滤干燥。

所述硅橡胶为缩合型室温硫化硅橡胶。

所述的一种硅橡胶磁流变弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

S1.取羰基铁、钕铁硼粉、异丙醇球磨混合均匀，再真空干燥，得预处理铁磁颗粒；

S2.配制改性液；

S3.将改性液与预处理铁磁颗粒混合均匀后球磨静置，过滤干燥得改性铁磁颗粒；