一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置及方法。磁流变弹性体的制备有三个过程：材料的充分混合、预磁化处理以及室温下的固化。本发明专利技术的预磁化处理结构，通过调节永磁体之间的距离，实现磁场的强度变化，预结构化装置结构简单、不耗能，适用于多种尺寸磁流变弹性体样件的成型。流变弹性体样件的成型。流变弹性体样件的成型。

【技术实现步骤摘要】
一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置及方法


[0001]本专利技术涉及智能材料
，具体为一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置及方法。

技术介绍

[0002]在近十几年里，随着科技的发展和人类的需求，智能材料成为了最引人注目的领域之一。磁流变弹性体（MRE）是一种具有磁流变效应的智能材料，其力学性能可以通过外加磁场进行控制和调节。MRE具有可变刚度、可控阻尼和快速响应等特点，因此在许多领域具有广泛的应用前景，如振动控制、冲击吸收、减振器、机器人、汽车和飞机减震、武器、高铁等军事等。
[0003]MRE制备技术的关键是将磁性颗粒均匀地分散在高分子基体中，并通过交联或硫化等方法固化基体。这样制成的磁流变材料就会受周围磁场的影响，调节磁场的大小就可以改变材料的力学特性，这种变化是连续的、瞬时的、可逆的。然而，磁流变弹性体也面临很多技术瓶颈，比如磁流变效应不足以满足智能化应用的要求、制备大体积各向异性磁流变弹性体难以实现以及弹性体的机械性能难以满足特殊工况等。针对这些问题，已有学者进行了探索，如在专利CN114986404A
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一种磨料颗粒复合磁流变弹性体制备装置及方法中提出一种利用上下磁铁模块及可以改变磁流变弹性体模具转动方向的可调装置，通过转动模具可实现任意强度预方向的弹性体多环境磁场制备，可以很好的降低磁性颗粒易沉降现象，但是其对大体积弹性体并不适用；在专利CN110591366B
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一种控制磁性粒子径向分布的磁流变弹性体制备方法中提出在制备时将混合物利用高速搅拌机进行搅拌，通过调节模具转速大小及转速变化规律，以实现磁性粒子在基体中径向分布均匀，但是这对操作要求较高且磁性颗粒较小时难以实现径向均匀分布；在专利CN113429594A
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一种灌注式定结构化磁流变弹性体的制备方法中提出将混合物注入穿插又纤维的模具中，利用其生成的附有通道的弹性体基本框架，可以实现制备三向均具备链状结构的磁流变弹性体，但是工序流程十分复杂不适用大规模生产制造；在专利CN115873317A
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一种具有高机械强度的磁流变弹性体及其制备方法中提出使用磁性基团替代传统磁性粒子以提高弹性体中磁性颗粒与基体之间的界面结合力，可以实现磁流变弹性体机械性能的提高。
[0004]上述学者的研究依旧无法有效解决大体积高磁流变效应弹性体的制备的问题。其根本原因在于磁场在外部空气环境中衰减十分迅速，弹性体在预磁化处理时，实现较大面积的均匀磁场十分困难。因此需要一种方法来减小磁场的衰减，以提升磁流变弹性体的磁流变效应。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述
技术介绍
中提出的问题，提供一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置及方法，为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备
装置，包括底座、竖直固定于底座上的导向立柱、固定于底座上的第一永磁体、位于第一永磁体上的模具、套设于导向立柱上以沿着导向立柱上下滑动的盖板、通过调节装置与盖板连接的第二永磁体；第一永磁体与第二永磁体相对设置；调节装置包括穿设于盖板的调节螺杆和用于调节调节螺杆穿过量的调节螺母，以调节第二永磁体与第一永磁体之间的距离；所述装置，在模具内置入制备磁流变弹性体的预制物且抽真空后，通过盖板沿着导向立柱向下滑动以及调节调节螺母使得第二永磁体朝向第一永磁体运动，进而挤压模具内制备磁流变弹性体的预制物，在磁流变弹性体固化完全后，取出并拆除模具，将弹性体取出，得到最终的磁流变弹性体成品。
[0006]本专利技术还提供了一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备方法，先将磁性颗粒、橡胶基体及添加剂按预定质量比倒入烧杯中，充分搅拌使其混合均匀；倒入模具中，放入真空烘箱，抽出材料中的气泡；盖上模具端盖，放在预磁化的加磁装置中进行加磁处理，使磁性颗粒形成沿磁场方向的粒链，提高磁流变弹性体的磁流变效应；放置常温干燥环境8h，脱模完成磁流变弹性体的制备；具体步骤如下：（1）准备足量的原材料，原材料包括磁性颗粒、橡胶基体、添加剂等。
[0007]（2）准备模具，在制备弹性体之前需要将模具表面均匀的涂抹脱模油，防止脱模过程中弹性体与模具表面的粘连。
[0008]（3）准备弹性体预混物，将步骤1中橡胶基体、添加剂按一定比例（称取精确度为0.01 g）进行混合，使用玻璃搅拌棒搅拌5
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10 min至二者均匀混合，向弹性体中添加固定量（称取精确度为0.01 g）的磁性颗粒，使用玻璃搅拌棒搅拌10
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15 min至三者均匀混合均匀。
[0009]（4）准备弹性体预聚物，在步骤3中的预混物中添加适量的硅橡胶固化剂，使用玻璃搅拌棒搅拌5
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10 min至预聚物均匀混合。
[0010]（5）准备弹性体前驱物，计算弹性体厚度并计算所需预聚物重量，将步骤4中的预聚物按固定重量倒入模具中，至预聚物在模具底部流平后使用橡胶锤捶打模具底部，将预聚物表面的气泡排出。
[0011]（6）抽真空完全排气，将模具放置在真空烘箱内部，保持
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0.009 MPa真空度15
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20 min，直至气泡完全排出，取出模具。
[0012]（7）弹性体预磁化，将抽完真空的模具放置在完全水平的地方，盖上上模并等模具与预聚物完全贴合时，在模具周围加上磁场，将高斯计（高斯计量程为0~2000 mT）的测试端头插入模具孔内，确保磁场环境为500 mT。
[0013]（8）弹性体固化，室温环境下将模具静置8 h至弹性体完全固化。
[0014]（9）取出成品，在弹性体固化完全后，撤出周围磁场，拆除模具，将弹性体（弹性体直径为100~150 mm、弹性体厚度为1~15 mm）取出，得到最终的弹性体成品。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述加磁装置即上述所述的一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述橡胶基体包括硅橡胶和橡胶胶乳溶液等，橡胶胶乳溶液包括天然橡胶和丁苯橡胶等，橡胶基体所占质量比为15％~40％。
[0017]在本专利技术一实施例中，所述磁性颗粒为球状微米级磁性颗粒，磁性颗粒所占质量比为55％~80％。
[0018]在本专利技术一实施例中，所述添加剂包括增塑剂、硫化剂、固化剂、触变剂等，添加剂
所占质量比为1％~10％。
[0019]在本专利技术一实施例中，所述磁性颗粒粒径为0.5μm~6μm。
[0020]在本专利技术一实施例中，所述磁性颗粒为软磁性颗粒，包括羰基铁粉、镍钴粉等。
[0021]在本专利技术一实施例中，所述预磁化的软磁颗粒形成若干软磁颗粒链，各软磁颗粒链轴线均垂直于磁流变弹性体上下端面。
[0022]在本专利技术一实施例中，所述模具由内模、外模及端盖三部分组成，模具材料可依据实际情况进行选择，如电工纯铁、硅钢、锰锌铁氧体等。
[0023]相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：（1）基体种类多。可以选用不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备装置，其特征在于，包括底座、竖直固定于底座上的导向立柱、固定于底座上的第一永磁体、位于第一永磁体上的模具、套设于导向立柱上以沿着导向立柱上下滑动的盖板、通过调节装置与盖板连接的第二永磁体；第一永磁体与第二永磁体相对设置；调节装置包括穿设于盖板的调节螺杆和用于调节调节螺杆穿过量的调节螺母，以调节第二永磁体与第一永磁体之间的距离；所述装置，在模具内置入制备磁流变弹性体的预制物且抽真空后，通过盖板沿着导向立柱向下滑动以及调节调节螺母使得第二永磁体朝向第一永磁体运动，进而挤压模具内制备磁流变弹性体的预制物，在磁流变弹性体固化完全后，取出并拆除模具，将弹性体取出，得到最终的磁流变弹性体成品。2.一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备方法，其特征在于，先将磁性颗粒、橡胶基体及添加剂按预定质量比倒入烧杯中，充分搅拌使其混合均匀；倒入模具中，放入真空烘箱，抽出材料中的气泡；盖上模具端盖，放在预磁化的加磁装置中进行加磁处理，使磁性颗粒形成沿磁场方向的粒链，提高磁流变弹性体的磁流变效应；放置常温干燥环境8h，脱模完成磁流变弹性体的制备。3.根据权利要求2所述的一种高磁流变效应的磁流变弹性体制备方法，其特征在于，所述加磁装置即权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟舜聪，白通，梁伟，王冰，李劲林，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：