偶联剂、颗粒尺寸与制备磁场对磁流变弹性体磁流变性能的影响研究

【摘要】：磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,由磁性颗粒和聚合物组成,克服了磁流变液易沉降、要密封等缺点。磁流变弹性体最典型的特征就是模量可由外加磁场快速可逆地控制,在减振降噪、智能感应等领域具有广阔的应用前景,吸引了研究者们广泛地关注。 磁流变弹性体的原料及制备工艺都是影响其磁流变效应的重要因素,本文分别从添加剂、磁性颗粒、制备磁场三个方面探讨了高性能磁流变弹性体的制备方法,并对其微观形貌和动态性能进行了分析。 首先以双组份室温硫化硅橡胶和纯铁块为原料,比较了硅烷偶联剂KH560和钛酸酯偶联剂NDZ-101对复合材料界面粘合力的影响,并深入探讨了两者的偶联机理,剖析两者偶联效果差异的根本原因。结果表明：硅烷偶联剂KH560和钛酸酯偶联剂NDZ-101均通过羟基与金属表面化学反应形成稳定的共价键,通过长链与高分子缠绕而物理粘合；添加相同质量的硅烷偶联剂KH560和钛酸酯偶联剂NDZ-101,前者的界面粘结性能更高,抗剪强度也更高。 以双组份室温硫化硅橡胶为基体、分别添加五种不同粒径的纯铁粉,制备出五种磁流变弹性体,通过微观结构观察及磁流变性能测试,深入系统地研究了颗粒粒径对磁流变弹性体性能的影响,结果表明：在磁性颗粒含量相同的情况下,随着颗粒粒径的增大,沿磁场方向上的相邻两颗粒的间距增大；磁流变弹性体的初始剪切模量G0逐渐减小,最后达到一个定值；而饱和磁致剪切模量AGmax先增大后减小。因此,根据颗粒粒径与流变剪切模量的关系,发现当粒径为74μmm时,磁流变效应最大,达90.84%。 在0-100Hz的低频脉动磁场下制备出五个磁流变弹性体,并比较其性能得到,在低频脉动磁场下制备出磁流变弹性体,其初始剪切模量G0、饱和磁致剪切模量AGmax及磁流变效应MReffect均高于直流磁场下制得的产物。而且,其性能跟脉动磁场的频率有关：当频率在0-100Hz之间时,随着脉动磁场频率的增大,磁流变弹性体的初始剪切模量G0逐渐增大；饱和磁致剪切模量△Gmax先增大后减小,频率为25Hz时达到峰值；当磁场频率为25Hz时,磁流变效应MReffect最大,达到63%。