[发明专利]一种高磁流变性硅橡胶基磁流变弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种高磁流变性硅橡胶基磁流变弹性体的制备方法，属于磁流变材料领域。

背景技术

磁流变材料是近几十年发展的一种新型的智能材料，由于它具有一种特殊的物理效应——磁流变效应，磁流变材料是一种力学性能可由磁场控制的新型功能材料。由于其具有响应快、可逆性好、以及通过调节磁场大小可控制材料的力学性能连续变化等特点，因而近年来在建筑、汽车、振动控制等领域都得到了广泛应用。磁流变弹性体是磁流变材料家族中的一个新的成员。它是将微米或纳米级的铁磁性颗粒混合在聚合物基体材料中固化形成的，混合具有铁磁性颗粒的聚合物在固化过程中施加外加磁场，利用磁流变效应，使基体中的铁磁性颗粒在磁场方向上形成链状或柱状结构。

除了具有磁场可控的力学性能以外，磁流变弹性体的其它性能亦可受磁场控制，如阻尼性能、刚度，磁性能等。这些特殊的性能使得磁流变弹性体具有广阔的应用前景。但是目前制备的磁流变弹性体因缺乏较大的磁流变效应，限制了它们在工业上的广泛应用。在磁性颗粒相同时，使用较软的弹性基体材料能提高磁流变弹性体的相对磁流变效应.然而，以硅橡胶、凝胶、聚氨酯为基体的磁流变弹性体材料机械强度较低，抗疲劳性差，不适合大多数承重方面的应用，同时现有的磁性颗粒虽然分散性较好，但是其分布不均匀，不仅导致复合弹性体力学性能较差，还降低弹性体磁流变性能，影响其使用范围，所以制备一种力学性能好的高磁流变性硅橡胶基磁流变弹性体尤为重要。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有硅橡胶基磁流变弹性体分布不均匀，不仅导致复合弹性体力学性能较差，还降低弹性体磁流变性能，影响其使用范围的问题，提供了一种高磁流变性硅橡胶基磁流变弹性体的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按质量比1:1:10，将柠檬酸铁和硝酸铁与去离子水搅拌混合得铁离子混合液，按质量比1:5，将100目氧化石墨与铁离子混合液搅拌混合，静置陈化并干燥得干燥结晶，将干燥结晶煅烧并冷却至室温，得煅烧颗粒，按质量比1:5，将煅烧颗粒与羰基铁粉搅拌混合，球磨过200目筛，得混合球磨粉末；

（2）按质量比1:8，将混合球磨粉末与液体硅橡胶LSR搅拌混合并置于高速剪切机中，剪切处理并超声分散10～15min，得混合分散液，取500～600mL混合分散液置于水槽中，将两块石墨板平行放置并浸入混合分散液中，接通电源两级，通电处理并静置固化，待固化完成后撤去电压，即可制备得一种高磁流变性硅橡胶基磁流变弹性体。

步骤（2）所述的通电处理为施加25kHz的脉冲电流，脉冲幅值为20V，电流密度为10mA/cm²。

本发明的有益效果是：

本发明通过氧化铁、石墨和羰基铁粉掺杂至液体硅橡胶中，制备导电型液体硅橡胶，再通过柠檬酸铁和硝酸铁溶解至水中，与氧化石墨复合干燥并煅烧处理，随后与羰基铁粉复合球磨并与液体硅橡胶混合，剪切并超声分散处理，制备得导电液体硅橡胶，随后对硅橡胶通电处理，使其产生磁场，由于羰基铁粉受场强作用形成均匀分布的结构，使磁流变弹性体分布均匀，改善磁流变弹性体流变性能，羰基铁粉和铁氧体粉末产生顺应磁场的分布，最后静置固化制备得高流变性弹性体，改善内部磁性颗粒的分布，使磁流变效应大大增强。

具体实施方式

首先按质量比1:1:10，将柠檬酸铁和硝酸铁与去离子水搅拌混合，在45～50℃下混合15～20min后，制备得铁离子混合液，随后按质量比1:5，将100目氧化石墨搅拌与铁离子混合液搅拌混合25～30min，随后静置陈化3～5h后，再在65～70℃下干燥6～8h；待干燥完成后，得干燥结晶并置于坩埚中，按10℃/min升温加热至550～600℃，保温煅烧1～2h后静置冷却至室温，得煅烧颗粒并按质量比1:5，将煅烧颗粒与羰基铁粉搅拌混合，再在350～400r/min下球磨2～3h，过200目筛得混合球磨粉末；按质量比1:8，将混合球磨粉末与液体硅橡胶LSR搅拌混合并置于高速剪切机中，剪切处理25～30min后，在200～300W下超声分散10～15min，得混合分散液；取500～600mL混合分散液置于水槽中，将两块50mm×50mm×5mm的石墨板平行放置并浸入混合分散液中，接通电源两级，对其施加25kHz的脉冲电流，脉冲幅值为20V，电流密度为10mA/cm²，随后通电并静置固化10～12h，待固化完成后撤去电压并静置45～60min，即可制备得一种高磁流变型硅橡胶基磁流变弹性体。