一种磁流变弹性体、制备方法及应用技术

本发明专利技术的一种磁流变弹性体、制备方法及应用，该弹性体各组分按照重量比包括：橡胶基体100～150份、磁性颗粒600～700份、硫化剂16～25份及促进剂4～5份、填充物料120～180份，其中填充物料包括增塑剂20～30份、分散剂30～50份、粘结剂50～60份、补强剂10～20份、耐寒剂10～20份。本发明专利技术的各组分相互配合及协同，使得本发明专利技术不仅提高了磁性颗粒与基体间界面粘结强度，而且在保证饱和磁化强度的前提下改善了导磁率，减小涡流损耗。采用本发明专利技术磁流变弹性体材料制作的构件，使用时具有良好的力学性能，有较好的阻尼与剪切储能模量。这一功能在减振与隔振设计方面有明显效果，适于推广使用。

A Magnetorheological Elastomer, Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种磁流变弹性体、制备方法及应用
本专利技术属于减振隔振智能材料
，具体涉及一种磁流变弹性体、制备方法及应用。
技术介绍
随着我国车辆使用日益增多，汽车引起的路面、桥面振动问题日益严重。由于磁流变液材料的特性使其在减振领域得到广泛应用，但磁流变液存在易颗粒沉降、液体密封难、稳定性差等缺点。由于磁流变弹性体材料在保持磁流变液和弹性体的优点同时克服了上述缺点，磁流变弹性体材料有更良好的应用前景。而磁流变弹性体作为一种新兴的智能材料，还没有统一的制备方法，现存一些问题。如磁性颗粒与基体间存在界面粘结性能较差、常温下阻尼性能欠佳、机械性能较差等问题，造成制得的磁流变弹性体性能与实际工程应用仍有一定差距。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种磁流变弹性体、制备方法及应用，通过各组分相互配合及协同，使得磁流变弹性体具有较好的阻尼与剪切储能模量，此种磁流变弹性体制备工艺，提高了磁性颗粒与基体间界面粘结强度，既保证了材料的力学性能，又提高磁致效应。本专利技术提供一种磁流变弹性体，该弹性体按照重量比包括以下组分：橡胶基体100～150份、磁性颗粒600～700份、硫化剂16～25份、硫化促进剂4～5份、填充物料120～180份，其中填充物料包括增塑剂20～30份、分散剂30～50份、粘结剂50～60份、补强剂10～20份、耐寒剂10～20份；所述粘结剂为碳化硅、石墨烯、碳纳米管或二氧化硅中的一种；补强剂为气相法白炭黑。在本专利技术的磁流变弹性体中，所述橡胶基体选取硅橡胶或天然橡胶。在本专利技术的磁流变弹性体中，所述磁性颗粒选用微米级羰基铁粉和硅钢粉，两者比例为25:1，选用此磁性颗粒在保证饱和磁化强度的前提下改善了导磁率，减小涡流损耗。在本专利技术的磁流变弹性体中，所述硫化剂为硒、碲、过氧化物或硫磺；促进剂为碱金属氧化物。在本专利技术的磁流变弹性体中，所述增塑剂为二甲基硅油。在本专利技术的磁流变弹性体中，所述分散剂为甲基戊醇或聚氨酯；耐寒剂为己二酸酯。本专利技术还提供一种上述的磁流变弹性体的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按如下组分配比称重：橡胶基体100～150份、磁性颗粒600～700份、硫化剂16～25份、硫化促进剂4～5份、填充物料120～180份，其中填充物料包括增塑剂20～30份、分散剂30～50份、粘结剂50～60份、补强剂10～20份、耐寒剂10～20份；步骤2：将硅橡胶基体、磁性颗粒以及所有填充物料放入炼胶机中，机械均匀搅拌20分钟，再置于80℃下真空桶中脱泡，再将其注入到圆柱体铝制模具内；步骤3：把硫化剂及硫化促进剂倒入模具内在150℃下硫化20分钟左右，与此同时施加磁感应强度为0.4T磁场制备各向异性磁流变弹性体；步骤4：最后使用平行板式流变仪测试其力学性能。本专利技术的磁流变弹性体应用于三明治式路面结构或桥面铺装系，应用于具有减振与隔振功能的其他结构。本专利技术的一种磁流变弹性体、制备方法及应用至少具有如下有益效果：本专利技术的配方设计合理，成本低、制备过程简单。此种磁流变弹性体制备工艺，提高了磁性颗粒与基体间界面粘结强度，既保证了材料的力学性能，又提高磁致效应。此弹性体应用于减振、隔振领域的实际工程中有较好效果。在使用时具有良好的阻尼、剪切弹性模量等要求，减小交通工程减振结构的损耗，适于推广。另外此弹性体添加耐寒剂具有良好的耐寒性能，减少土体冻胀开裂。附图说明图1剪切储能模量与磁场强度关系图；图2剪切储能模量与频率关系图；图3损耗因子与磁场强度关系图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的解释说明。实施例1一种磁流变弹性体，按照重量比包括以下组份：橡胶基体100份、磁性颗粒600份、硫化剂16份及促进剂4份、增塑剂20份、分散剂30份、粘结剂50份、补强剂10份、耐寒剂10份。其中，橡胶基体选取硅橡胶基体，磁性颗粒选用微米级羰基铁粉和硅钢粉，两者比例为25:1。硫化剂为硒，硫化促进剂为氧化钙；增塑剂为二甲基硅油，分散剂为甲基戊醇，粘结剂为碳化硅，耐寒剂为己二酸酯，补强剂为气相法白炭黑。上述一种磁流变弹性体的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按上述组分配比称重；步骤2：将硅橡胶基体、磁性颗粒以及所有填充物料放入炼胶机中，机械均匀搅拌20分钟，再置于80℃下真空桶中脱泡，再将其注入到圆柱体铝制模具内；步骤3：把硫化剂及硫化促进剂倒入其中在150℃下硫化20分钟左右，与此同时施加磁感应强度为0.4T磁场制备各向异性磁流变弹性体；步骤4：最后使用平行板式流变仪测试其力学性能。上述一种磁流变弹性体应用于三明治式路面结构或桥面铺装系，另外也可应用于具有减振与隔振功能的其他结构。实施例2一种磁流变弹性体，各组分按照重量比包括：橡胶基体125份、磁性颗粒650份、硫化剂20份及促进剂4.5份、增塑剂25份、分散剂40份、粘结剂55份、补强剂15份、耐寒剂15份。其中，橡胶基体选取硅橡胶基体，磁性颗粒选用微米级羰基铁粉和硅钢粉，两者比例为25:1。硫化剂为硒，硫化促进剂为氧化镁；增塑剂为二甲基硅油，分散剂为聚氨酯，粘结剂为石墨烯，耐寒剂为己二酸酯，，补强剂为气相法白炭黑。上述一种磁流变弹性体制备方法及应用与实施例1相同。实施例3一种磁流变弹性体，各组分按照重量比包括：橡胶基体150份、磁性颗粒700份、硫化剂25份及促进剂5份、增塑剂30份、分散剂50份、粘结剂60份、补强剂20份、耐寒剂20份。其中，橡胶基体选取硅橡胶基体，磁性颗粒选用微米级羰基铁粉和硅钢粉，两者比例为25:1。硫化剂为硒，硫化促进剂为氧化钙；增塑剂为二甲基硅油，分散剂为甲基戊醇，粘结剂为碳纳米管，耐寒剂为己二酸酯，补强剂为气相法白炭黑。上述一种磁流变弹性体制备方法及应用与实施例1相同。将上述实施例1～3制得的直径为20mm，高为4mm的圆柱体磁流变弹性体模具，在不同条件下使用平行板式流变仪测试其力学性能，如图1-3所示。图1为频率10Hz，0.1％应变下，弹性体测得剪切储能模量在磁场0～0.4T范围内变化走势图；图2为磁场强度为0.1T，0.1％应变下，弹性体测得剪切储能模量在频率1～10Hz范围内变化走势图；图3为频率10Hz，0.1％应变下，此弹性体测得损耗因子在磁场0～0.4T范围内变化走势图。磁流变弹性体具有在外加磁场的作用下磁性颗粒在磁场方向形成链状有序结构的特点，由测量数据图可知，各组分相互配合及协同，其力学性能随着磁场强度增加而得到明显增强，使得此种弹性体在各因素作用下在应力吸收(和吸声降噪)方面具有良好的效果。应用实例1本专利技术的一种磁流变弹性体应用于三明治式路面结构，三明治式路面结构由下而上主要分为三部分：下层双向配筋混凝土面板，应力吸收层以及缓粘结预应力混凝土面板。三明治式路面结构混凝土路面铺设主要施工步骤：首先，在土基的基础上铺设双向配筋混凝土板，其上再拼装铺设一层应力吸收层，其吸收层所用材料选用制备完成的磁流变弹性体块。此弹性体能有效地吸收重载车辆的冲击作用，而且在减振与吸声降噪方面有较好效果。在铺设好磁流变弹性体块后，使进行砂浆找平工作。其次，在此基础上将预制预应力混凝土路面板块通过将相邻两块预制预应力混凝土路面板块的抗剪凸键插入抗剪凹槽完成两块预制预应力混凝土路面板块的现场拼装。在混凝土路面板块接缝处铺设橡胶止水带，随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变弹性体，其特征在于，该弹性体按照重量比包括以下组分：橡胶基体100～150份、磁性颗粒600～700份、硫化剂16～25份、硫化促进剂4～5份、填充物料120～180份，其中填充物料包括增塑剂20～30份、分散剂30～50份、粘结剂50～60份、补强剂10～20份、耐寒剂10～20份；所述粘结剂为碳化硅、石墨烯、碳纳米管或二氧化硅中的一种；所述补强剂为气相法白炭黑。

【技术特征摘要】
1.一种磁流变弹性体，其特征在于，该弹性体按照重量比包括以下组分：橡胶基体100～150份、磁性颗粒600～700份、硫化剂16～25份、硫化促进剂4～5份、填充物料120～180份，其中填充物料包括增塑剂20～30份、分散剂30～50份、粘结剂50～60份、补强剂10～20份、耐寒剂10～20份；所述粘结剂为碳化硅、石墨烯、碳纳米管或二氧化硅中的一种；所述补强剂为气相法白炭黑。2.如权利要求1所述的磁流变弹性体，其特征在于，所述橡胶基体选取硅橡胶或天然橡胶。3.如权利要求1所述的磁流变弹性体，其特征在于，所述磁性颗粒选用微米级羰基铁粉和硅钢粉，两者比例为25:1，选用此磁性颗粒在保证饱和磁化强度的前提下改善了导磁率，减小涡流损耗。4.如权利要求1所述的磁流变弹性体，其特征在于，所述硫化剂为硒、碲、过氧化物或硫磺；促进剂为碱金属氧化物。5.如权利要求1所述的磁流变弹性体，其特征在于，所述增塑剂为二甲基硅油。6.如权利要求1所述的磁流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭超，陆征然，孙红，张帆，李全兴，张茂胜，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21