CN101740192B - 热塑性磁流变弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents

热塑性磁流变弹性体复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种材料技术领域的热塑性磁流变弹性体复合材料及其制备方法；该复合材料的组分及重量百分比为：羰基铁40～85％，偶联剂0.4～2.0％，热塑性弹性体8～30％，增塑剂6～40％；该复合材料的制备方法包括如下步骤：步骤一，按重量百分比取各组分；步骤二，将羰基铁与偶联剂在高速混合机中搅拌，得混合物；步骤三，将混合物与热塑性弹性体、增塑剂在低速混合机中搅拌，得预混料；步骤四，取预混料，使用双螺杆挤出机于180～240℃下混炼，挤出，造粒；之后将粒子于180～240℃磁场作用下模压，冷却成型脱模，即得热塑性磁流变弹性体复合材料。本发明的方法工艺简单，制备的热塑性磁流变弹性体复合材料机械性能、稳定性和磁响应效能优良，可多种工艺成型，易实现产业化和商品化。

Description

热塑性磁流变弹性体复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种材料技术领域的复合材料及其制备方法，具体是一种热塑性磁流变弹性体复合材料及其制备方法。
背景技术
磁流变材料是一种流变性能可由磁场控制的新型智能材料。磁流变弹性体是磁流变材料的一个新的分支，它是将微米尺度的软磁性颗粒混合于液态或粘塑性体高分子聚合物中，形成特殊有序结构后固化而成，这样的材料在磁场中，其力学、电学诸性能将随所加磁场强度而变化，这些独特的优点使其在调谐吸振器、可调刚度的悬挂***和可调阻抗表面等安全工程领域有着巨大的应用前景。磁流变弹性体兼有磁流变材料和弹性体的优点，如响应快，可逆性好，可控能力强等，又克服了磁流变液沉降、稳定性差等缺点，因而近年来成为磁流变材料研究的一个热点。用磁流变弹性体可制成各种减振支座、悬架、冲击吸振器、隔振器等装置，可以大大简化机械结构，提高警惕***的控制性能，完成一些传统机械结构难以实现的功能。
经对现有技术的文献检索发现，中国实用新型专利ZL 200820002729.2公开了一种磁流变弹性体隔振器；中国实用新型专利ZL 200620154712.X公开了一种转子振动控制用磁流变弹性体阻尼器；所述隔振器和阻尼器采用的磁流变弹性体是以硅橡胶或天然橡胶为基体的磁流变弹性体，但是，这些橡胶基磁流变弹性体复合材料，存在机械强度不理想、加工不方便(助剂多、需硫化、无法多种工艺成型)、耐热耐候耐磨性差等诸多缺点，同时磁流变效应(弹性模量的变化幅度)还有待进一步提高，使得磁流变弹性体在阻尼隔振器件等安全工程领域的应用受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种热塑性磁流变弹性体复
合材料及其制备方法。本发明的方法工艺简单，制备的热塑性磁流变弹性体复合材料机械性能、稳定性和磁响应效能优良，可多种工艺成型，易实现产业化和商品化。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种热塑性磁流变弹性体复合材料，其组分及重量百分比为：羰基铁40～85％，偶联剂0.4～2.0％，热塑性弹性体8～30％，增塑剂6～40％。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或硬脂酸。
所述热塑性弹性体为苯乙烯型热塑性弹性体、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)或苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(SEEPS)。
所述增塑剂为白油或环烷基橡胶油。
本发明还涉及一种如上所述的热塑性磁流变弹性体复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，按重量百分比取各组分；
步骤二，将羰基铁与偶联剂在高速混合机中搅拌，得混合物；
步骤三，将混合物与热塑性弹性体、增塑剂在低速混合机中搅拌，得预混料；
步骤四，取预混料，使用双螺杆挤出机于180～240℃下混炼，挤出，造粒；
之后将粒子于180～240℃磁场作用下模压，冷却成型脱模，即得热塑性磁流变弹性体复合材料。
步骤二和步骤三中，所述搅拌的时间为10～20min。
步骤四中，所述模压的时间为20～40min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的方法工艺简单，制备的热塑性磁流变弹性体复合材料机械性能、稳定性和磁响应效能优良，可多种工艺成型，易实现产业化和商品化。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
本实施例涉及的热塑性磁流变弹性体复合材料的组分及重量份数为：
羰基铁85份，硅烷偶联剂1份，苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)8份，白油6份。
制备热塑性磁流变弹性体复合材料的方法包括如下步骤：
步骤一，按重量百分比取各组分；
步骤二，将羰基铁与硅烷偶联剂在高速混合机中搅拌20min，得混合物；
步骤三，将混合物与SEBS、白油在低速混合机中搅拌10min，得预混料；
步骤四，取预混料，使用双螺杆挤出机于240℃下混炼，挤出，造粒；之后将粒子于240℃磁场作用下模压40min，冷却成型脱模，即得热塑性磁流变弹性体复合材料。
实施例2
本实施例涉及的热塑性磁流变弹性体复合材料的组分及重量份数为：
羰基铁40份，钛酸酯偶联剂0.4份，苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)19.6份，环烷基橡胶油40份。
制备热塑性磁流变弹性体复合材料的方法包括如下步骤：
步骤一，按重量百分比取各组分；
步骤二，将羰基铁与钛酸酯偶联剂在高速混合机中搅拌10min，得混合物；
步骤三，将混合物与SEPS、环烷基橡胶油在低速混合机中搅拌20min，得预混料；
步骤四，取预混料，使用双螺杆挤出机于180℃下混炼，挤出，造粒；之后将粒子于1 80℃磁场作用下模压20min，冷却成型脱模，即得热塑性磁流变弹性体复合材料。
实施例3
本实施例涉及的热塑性磁流变弹性体复合材料的组分及重量份数为：
羰基铁50份，硬脂酸偶联剂2份，苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(SEEPS)30份，环烷基橡胶油18份。
制备热塑性磁流变弹性体复合材料的方法包括如下步骤：
步骤一，按重量百分比取各组分；
步骤二，将羰基铁与硬脂酸偶联剂在高速混合机中搅拌15min，得混合物；
步骤三，将混合物与SEEPS，环烷基橡胶油在低速混合机中搅拌15min，得预混料；
步骤四，取预混料，使用双螺杆挤出机于210℃下混炼，挤出，造粒；之后将粒子于210℃磁场作用下模压30min，冷却成型脱模，即得热塑性磁流变弹性体复合材料。
实施例1～3制备的热塑性磁流变弹性体复合材料的磁响应效能结果如下：使用MDMA(外加磁场的动态机械分析仪)测试实施例1～3所制备得到的热塑性磁流变弹性体复合材料常温下弹性模量随外加磁场强度的变化，通过弹性模量增量对初始弹性模量的比值计算相对磁流变效应评价热塑性磁流变弹性体的磁响应效能。结果表明，实施例1～3制备得到的热塑性磁流变弹性体的相对磁流变效应分别为250％，80％，120％。

Claims (7)

1.一种热塑性磁流变弹性体复合材料，其特征在于，其组分及重量百分比为：羰基铁40～85％，偶联剂0.4～2.0％，热塑性弹性体8～30％，增塑剂6～40％。
2.根据权利要求1所述的热塑性磁流变弹性体复合材料，其特征是，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或硬脂酸。
3.根据权利要求1所述的热塑性磁流变弹性体复合材料，其特征是，所述热塑性弹性体为苯乙烯型热塑性弹性体、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的热塑性磁流变弹性体复合材料，其特征是，所述增塑剂为白油或环烷基橡胶油。
5.一种根据权利要求1所述的热塑性磁流变弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，按重量百分比取各组分；
步骤二，将羰基铁与偶联剂在高速混合机中搅拌，得混合物；
步骤三，将混合物与热塑性弹性体、增塑剂在低速混合机中搅拌，得预混料；
步骤四，取预混料，使用双螺杆挤出机于180～240℃下混炼，挤出，造粒；之后将粒子于180～240℃磁场作用下模压，冷却成型脱模，即得热塑性磁流变弹性体复合材料。
6.根据权利要求5所述的热塑性磁流变弹性体复合材料的制备方法，其特征是，步骤二和步骤三中，所述搅拌的时间为10～20min。
7.根据权利要求5所述的热塑性磁流变弹性体复合材料的制备方法，其特征是，步骤四中，所述模压的时间为20～40min。
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