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KH560硅烷偶联剂对磁流变弹性体动态力学性能的影响

王以伟  
【摘要】:磁流变弹性体作为一种磁控智能材料,由软磁性颗粒混合于聚合物基体中制备而来。其特性是在磁场下能实现刚度的可控性。因此,在减振降噪领域有非常广泛的应用前景。影响磁流变弹性体力学性能的因素很多,其中,颗粒和添加剂尤为突出。为改善磁流变弹性体的力学性能,本文从添加剂和颗粒出发制备磁流变弹性体,利用DHVTC振动测试系统测试了磁流变弹性体在0-500mT磁场强度下的动态剪切性能,分别探讨了添加剂和颗粒对磁流变效应和损耗因子的影响。以硅橡胶、纯Fe颗粒和KH560硅烷偶联剂制备出有、无偶联剂磁流变弹性体试样,从微观结构出发,重点研究了KH560对磁流变弹性体机械拉伸性能、磁流变效应和零场损耗因子的影响。结果表明:相比于无偶联样品,加入KH560后,磁流变弹性体的抗拉强度提高118.3%;磁流变效应增大51.5%;损耗因子减小23%。原因在于:无偶联剂时,两相相容性较差,界面处存在4-10μm不等的孔洞,孔洞处易产生应力集中,降低材料的机械拉伸强度;这些孔洞会消耗部分磁能,抑制链状结构的形成,使磁流变效应减小;孔洞促进两相界面滑移,能量损耗增加。KH560增强了两相界面相容性,孔洞消失,机械拉伸性能和磁流变效应相应地提高和增大,损耗因子减小。以硅橡胶为基体,采用自制的Fe-Cr-Mo合金颗粒(由电火花方法制备而来)制备出4种不同颗粒质量比的磁流变弹性体,重点研究了Fe-Cr-Mo颗粒对材料磁流变效应及损耗因子的影响。结果表明:Fe-Cr-Mo颗粒具有球形度好、低剩磁、低矫顽力等特点;颗粒含量从40%增大到70%的过程中,磁流变弹性体的初始储能模量G0'增大了116.7%,磁流变效应提高了近3倍,零场损耗因子增大了20.4%。其原因在依次为:作为增强相,颗粒对磁流变弹性体起到强化作用,颗粒含量越大,这种强化作用越明显;随颗粒含量的增加,磁偶极子效应增强,磁致模量ΔG增大,磁流变效应变大;两相接触面积随颗粒含量的增加而增大,界面滑移随之变强,能量亏损增大,损耗因子变大。磁流变弹性体的损耗因子会随磁场强度的增加而增大,且颗粒含量越高,这种变化越明显。原因在于:随磁场强度的增加,两相克服滑移阻力做功增加,能量亏损增大,损耗因子变大。


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