一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料，其特征是：由磁性橡胶弹性体层与导电聚合物膜层复合组成；磁性橡胶弹性体层由质量百分比为20～60%橡胶和40～80%永磁粉组成；磁性橡胶弹性体层的厚度为0.5～5mm、导电聚合物膜层的厚度为50～500 μm。采用在高弹性橡胶中添加磁性微粒、并在其表面涂覆一层导电聚合物来制备磁性导电的橡胶弹性体复合材料。采用本发明专利技术制备的磁性导电的橡胶弹性体复合材料为高弹性的橡胶弹性体，形变能力好，具有优异的导电性和磁性，主要应用于换能器、传感器、驱动器等压电材料领域以及电磁感应发电等新能源发电领域。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料及其制备方法
本专利技术属于磁性导电复合材料及其制备，涉及一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料及其制备方法。本专利技术磁性导电的橡胶弹性体复合材料主要应用于换能器、传感器、驱动器等压电材料领域以及电磁感应发电等新能源发电领域。
技术介绍
导电磁性功能复合材料，是将无机磁性微粒与导电聚合物通过物理或化学方式复合而制成的，在传感器、药物传递靶向、水净化、细胞分离等领域有着广泛的应用。近年来，人们已成功制备了磁性导电纳米复合粒子及相关的磁性导电功能复合材料，其优异的物理化学性质使其在电磁屏蔽、信息储存、金属防腐蚀、光电子器件等方面有着诱人的前景和广泛的应用价值。现有技术中，中国专利CN1506399A公开了一种“聚吡咯/磁性铁系氧化物粒子复合材料的制备方法”，将磁性铁系氧化物粒子在Fe3+铁离子盐分散剂溶液中超声分散，使磁性铁系氧化物粒子、去离子水、掺杂剂、导电高聚物单体、氧化剂加入反应釜中，搅拌聚合，得到核壳型聚吡咯/磁性铁系氧化物粒子复合材料。该方法制备的磁性导电复合材料为刚性粒子，成型制件的形变能力较差，且该复合材料的电性能与磁性能的复合性不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料及其制备方法。本专利技术通过在(高)弹性橡胶中添加磁性微粒、并在其表面涂覆一层导电聚合物来制备导电磁性橡胶弹性体复合材料，制得的复合材料为高弹性的橡胶弹性体，能显著提高复合材料的形变能力，同时赋予该复合材料优异的导电性和磁性，从而提供一种新型多功能的磁性导电橡胶弹性体复合材料。本专利技术的内容是：一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料，其特征是：由磁性橡胶弹性体层与导电聚合物膜层复合组成；所述磁性橡胶弹性体层由质量百分比为20～60％橡胶和40～80％磁粉组成。本专利技术的内容中：所述磁性橡胶弹性体层的厚度可以为0.5～5mm，所述导电聚合物膜层的厚度可以为50～500μm。本专利技术的内容中：所述橡胶可以是天然橡胶(生产企业有：泰国泰华等、牌号三棵树)、硅橡胶(生产企业有：东莞新东方科技有限公司等、牌号HD-110-2)或丁腈橡胶(生产企业有：衡水瑞恩橡塑科技有限公司等、牌号LR820)等高弹性橡胶，均为通用市售商品化液体橡胶；所述磁粉可以为氧化铁、二氧化铬或钴-氧化铁等磁性微粒，所述磁粉的粒径为100nm～30μm。本专利技术的内容中：所述导电聚合物膜层可以是聚苯胺膜层、聚噻吩膜层或聚吡咯膜层等聚合物膜层；所述聚合物膜层的导电率为10-4～10S/cm。本专利技术的另一内容是：一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料的制备方法，其特征是步骤如下：a、制备磁性弹性体：①在温度0～5℃(可用冰浴冷却)、(强烈)搅拌下将磁粉加入天然胶乳(即上述的：天然橡胶)中，再(机械)搅拌混合1～2h，制备成磁粉质量百分比为40～80％、天然胶乳质量百分比为20～60％的磁粉/天然胶乳混合液；②将磁粉/天然胶乳混合液经模具成型，干燥，制得磁性橡胶弹性体层；b、制备导电聚苯胺的稀盐酸溶液：①在温度60～90℃(可用水浴加热)、搅拌下，将聚乙烯醇溶于80ml蒸馏水(或去离子水)中，再(机械)搅拌混合4～8h，配制成质量百分比浓度为2～10％的聚乙烯醇水溶液(即聚乙烯醇的质量百分比含量为2～10％)；②在温度0～10℃(可用冰浴冷却)、搅拌下将20～40ml稀盐酸和1～2g苯胺(单体缓慢)滴加到聚乙烯醇水溶液中，滴加时间为10～20min，滴加完后继续搅拌5～15min，使体系混合均匀，得混合体系；所述稀盐酸的浓度为1.5～3mol/L(即：每升稀盐酸中含氯化氢1.5～3摩尔)；③在温度0～10℃(可用冰浴冷却)、搅拌下，将20～40ml稀盐酸与20～40ml过硫酸铵水溶液的混合液(缓慢)滴加到混合体系中，滴加时间为30～60min，滴加完后继续搅拌反应4～6h，得墨绿色反应液；所述稀盐酸的浓度为1.5～3mol/L，所述过硫酸铵水溶液的浓度为1～2mol/L(每升过硫酸铵水溶液中含过硫酸铵1～2摩尔)；④将墨绿色反应液静置20～30h，然后加入无水乙醇至沉淀析出(所述无水乙醇的用量较好的为墨绿色反应液质量的0.5～5倍)，过滤，固体物再用无水乙醇洗涤3～5次(至洗涤液为无色)(每次洗涤用无水乙醇的质量可以为墨绿色反应液质量的0.5～5倍)；⑤将洗涤后的固体物重新分散在固体物质量0.5～2倍量的浓度为0.5～2mol/L的稀盐酸中，得到(墨绿色)导电聚苯胺的稀盐酸溶液；c、制备磁性导电的橡胶弹性体复合材料：将(墨绿色)导电聚苯胺的稀盐酸溶液滴加至磁性橡胶弹性体层表面，再置于温度70～75℃下干燥10～20小时，即制得由磁性橡胶弹性体层与导电聚苯胺膜层复合组成的磁性导电的橡胶弹性体复合材料。本专利技术的另一内容中：步骤a中所述的天然胶乳较好的为硫化过程符合《GB/T14797.1-2008》要求的硫化后的天然胶乳，固含量为50～70％。本专利技术的另一内容中：步骤a中所述的磁粉可以是氧化铁、二氧化铬或钴-氧化铁等磁性微粒；所述磁粉的粒径较好的为100nm～30μm。本专利技术的另一内容中：步骤a中所述的磁粉/天然胶乳混合液经模具成型的方式较好的为浇铸成型，具体方法是：将所述磁粉/天然胶乳混合液滴加至模具中，于70～75℃下鼓风干燥16h(其中模具必须水平放置)，制得的磁性橡胶弹性体厚度为0.5～5mm，磁饱和强度为10～500emu/g，矫顽力是500～5000Oe。本专利技术的另一内容中：步骤a中所述天然胶乳可以替换为硅橡胶或丁腈橡胶。本专利技术的另一内容中：步骤c中所述制得的由磁性橡胶弹性体层与导电聚苯胺膜层复合组成的磁性导电的橡胶弹性体复合材料中，所述磁性橡胶弹性体层的可以厚度为0.5～5mm，导电聚苯胺膜层的厚度可以为50～500μm，导电率为10-4～10S/cm。与现有技术相比，本专利技术具有下列特点和有益效果：(1)采用本专利技术，利用在高弹性橡胶中添加磁性微粒、并在其表面涂覆一层导电聚合物来制备磁性导电的橡胶弹性体复合材料，制备效率高；(2)采用本专利技术，制得的复合材料为高弹性的橡胶弹性体，能显著提高复合材料的形变能力，同时赋予该复合材料优异的导电性和导磁性，从而实现新型多功能磁性导电橡胶弹性体复合材料；(3)本专利技术磁性导电的橡胶弹性体复合材料主要应用于换能器、传感器、驱动器等压电材料领域以及电磁感应发电等新能源发电领域；(4)采用本专利技术，复合材料中的橡胶在常温下处于高弹态，分子链在常温下呈无定形态，分子链柔性好，弹性模量约为2～4MPa，具有很好的弹性；复合材料中的聚合物为导电高分子，即掺杂的载流子沿聚合物分子链迁移，使聚合物具有优异的导电性，为10-4～10S/cm；复合材料中导磁的部分为永磁铁氧体磁性微粒，充磁后，残留磁场的强度很高，并可以长时间保持残留磁场，磁饱和强度为10～500emu/g；本专利技术制得的复合材料性能良好；(5)本专利技术产品制备工艺简单，工序简便，可行性高，实用性强。具体实施方式下面给出的实施例拟对本专利技术作进一步说明，但不能理解为是对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本专利技术的内容对本专利技术作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1：一种磁性导电的橡胶弹性体复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料，其特征是：由磁性橡胶弹性体层与导电聚合物膜层复合组成；所述磁性橡胶弹性体层由质量百分比为20～60%橡胶和40～80%磁粉组成。

【技术特征摘要】
1.一种磁性导电的橡胶弹性体复合材料的制备方法，其特征是步骤如下：a、制备磁性弹性体：①在温度0～5℃、搅拌下将磁粉加入天然胶乳中，再搅拌混合1～2h，制备成磁粉质量百分比为40～80%、天然胶乳质量百分比为20～60%的磁粉/天然胶乳混合液；②将磁粉/天然胶乳混合液经模具成型，干燥，充磁，制得磁性橡胶弹性体层；b、制备导电聚苯胺的稀盐酸溶液：①在温度60～90℃、搅拌下，将聚乙烯醇溶于80ml蒸馏水中，再搅拌混合4～8h，配制成质量百分比浓度为2～10%的聚乙烯醇水溶液；②在温度0～10℃、搅拌下将20～40ml稀盐酸和1～2g苯胺滴加到聚乙烯醇水溶液中，滴加时间为10～20min，滴加完后继续搅拌5～15min，使体系混合均匀，得混合体系；所述稀盐酸的浓度为1.5～3mol/L；③在温度0～10℃、搅拌下，将20～40ml稀盐酸与20～40ml过硫酸铵水溶液的混合液滴加到混合体系中，滴加时间为30～60min，滴加完后继续搅拌反应4～6h，得墨绿色反应液；所述稀盐酸的浓度为1.5～3mol/L，所述过硫酸铵水溶液的浓度为1～2mol/L；④将墨绿色反应液静置20～30h，然后加入无水乙醇至沉淀析出，过滤，固体物再用无水乙醇洗涤3～5次；⑤将洗涤后的固体物重新分散在固体物质量0.5～2倍量的浓度为0.5～2mol/L的稀盐酸中，得到导电聚苯胺的稀盐酸溶液；c、制备磁性导电的橡胶弹性体复合材料：将导电聚苯胺的稀盐酸溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，唐榕，刘子仪，徐丹丹，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51