[发明专利]柔性压磁复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性压磁复合材料及制备方法。该柔性压磁复合材料以非晶和/或纳米晶的软磁粉体材料及柔性高分子聚合物材料为基本成分，可用于力传感器敏感元的制备。

背景技术

在大型装备系统及尖端科技领域常需对壳体组件、管道组件等曲面异型结构组件间的连接、撞击过程中所承受的诸多接触力学进行系统研究，使曲面异型结构组件间的接触应力检测成为力传感器领域的一个热门课题。基于材料压阻效应的硅应力传感器、铜锰合金应力传感器和石墨应力传感器等可满足金属曲面异型结构组件间的接触力学研究要求，但要对聚合物及其复合材料等较低压缩模量组件间的接触力学进行研究，则需选用压缩模量与之匹配、柔韧力学性能优良的薄型柔性力传感器。欧美日等基于导电纳米炭/橡胶复合材料的压阻效应，已成功研制出市售产品，尽管其测试精度与工程应用还有较大差距，但仍限制对我国出口。国内对炭黑/橡胶力敏材料进行了大量研究，因局限于难以较大幅度改善橡胶材料的蠕变性能，复合材料的应力-阻抗重复稳定性远未达到应用要求。国内外对铁基磁粉填充环氧树脂和橡胶制备磁粉芯材料及磁性橡胶等进行了研究，但对软磁粉橡胶压磁复合材料方面报道较少。

在公开号为CN1966550A的中国专利文献公开了一种用粒度为320目的Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉及Fe₇₈Si₉B₁₃两种非晶粉与液体硅橡胶复合制备力敏压磁薄膜的方法。由于液体硅橡胶弹性及力学性能较差，且在磁粉与液体橡胶复合过程中导入的大量气泡难于排除，加之因未对超细粉体进行有效表面改性和强力机械分散，使团聚非常严重的超细磁粉不能在液体橡胶中有效均匀分散，磁粉与橡胶间的相互作用力较小，这些因素皆不能保证压磁复合材料薄膜具有较好的组成/结构均匀性和压磁性能稳定性，故其作为诸如开/关型电器按键、磁热元件及磁性密封件等磁性橡胶功能材料有广泛应用前景。该专利采用单一的原料组成和简单的复合技术制得的压磁材料，不能达到力学参数定量测试用计量材料——力传感器敏感元材料的使用性能要求。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种能具有显著应力敏感特性的柔性压磁复合材料，并还将进一步提供该复合材料的制备方法。根据需要，该复合材料可被进一步制备成相应的力传感器敏感元件、开/关型电器按键、磁热元件及磁性密封件等器件。

本发明的柔性压磁复合材料，由包括粒径为0.1μm～200μm的非晶和/或纳米晶的软磁粉体材料、柔性高分子聚合物和辅助添加成分等组分共同组成。各成分的质量份组成为：

柔性高分子聚合物                     100，

软磁粉体材料                         70～250，

偶联剂                               5～20，

防老化助剂                           1～3，

直径(0.05～250)μm的全硫化橡胶微球   0～20，

增强材料                             0～15，

敏化剂                               0～10，

硫化剂                               0～5，

硫化促进剂                           0～3。