尼龙帘线增强磁敏橡胶的制备及其性能的研究

论文摘要

磁敏橡胶是磁流变材料的一种,是具有多功能的磁弹耦合复合材料,其力学、电学、磁学等性能可由外加磁场控制,因此具有广泛的应用前景。但目前磁敏橡胶由于其力学性能较低,限制了基于磁敏橡胶的器件在实用环境下的应用。本文的目的就是探索制备一种高性能实用型的磁敏橡胶。首先,研究了以NR/SBR并用胶为基体的磁敏橡胶,分析讨论了羰基铁粉含量、炭黑N660含量、软化剂橡胶油B-15含量和不同偶联剂修饰羰基铁粉对NR/SBR并用胶基磁敏橡胶物理机械性能和磁流变性能的影响。当羰基铁粉含量为300份、炭黑N660含量为40份、软化剂橡胶油B-15含量为15份,采用硅烷偶联KH-570修饰的羰基铁粉时,磁敏NR/SBR并用胶具有最佳物理机械性能和磁流变效应。第二,研究了以室温硫化硅橡胶为基体的磁敏橡胶,首次研究了尼龙帘线增强型磁敏橡胶的制备工艺,分析讨论了羰基铁粉含量与尼龙帘线对硅橡胶基磁敏橡胶的磁流变效应和物理机械性能的影响。研究结果表明:尼龙帘线的加入不仅可以增加零场剪切模量,而且也不影响磁敏橡胶的磁流变效应,同时能极大的提高材料的拉伸强度。但样品SEM图表明尼龙帘线与硅橡胶基体结合性较差,且硅橡胶基体的机械性能也较低,因此不适合制备高性能的磁敏橡胶。最后,研究了在无磁场条件下的尼龙帘线增强磁敏NR/SBR并用胶,分析讨论了表面修饰羰基铁粉含量和尼龙帘线加入量对尼龙帘线增强磁敏NR/SBR并用胶的物理机械性能与磁流变性能的影响。结果表明:随着尼龙帘线层数由无增加到三层时,其拉伸强度则从8.4MPa增至17.8MPa。但帘线的加入在一定程度上会降低磁敏橡胶的磁流变效应。而随着表面修饰羰基铁含量的增加,其磁流变性能与机械力学性能先增加后降低;且当其含量为300份、尼龙帘线层数为一层时,材料综合性能最好,其磁流变效应为8.23%,拉伸强度为12.2MPa。同时,通过扫描电镜分析了材料的表面结构,发现尼龙帘线与橡胶基体的结合性较强,表面较平整,无空洞现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁流变液的研究进展
• 1.2.1 磁流变液材料概述
• 1.2.2 磁流变液的性能特征及应用
• 1.3 磁流变弹性体的研究进展
• 1.3.1 磁流变泡沫材料介绍
• 1.3.2 磁敏橡胶材料介绍
• 1.4 选题的目的与意义
• 1.5 本文的创新点与主要内容
• 第二章 磁敏橡胶试样样品的制备与性能测试
• 2.1 磁敏橡胶材料的组成与制备方法
• 2.1.1 磁敏橡胶材料的组成
• 2.1.2 磁敏橡胶材料的制备方法
• 2.2 材料的静态力学性能测试
• 2.3 材料的动态力学性能测试
• 2.3.1 动态力学性能测试原理
• 2.3.2 动态力学性能测试系统
• 2.4 材料微观结构的表征
• 2.5 本章小结
• 第三章 磁敏NR/SBR并用胶的制备与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 磁敏NR/SBR并用胶的制备
• 3.2.1 主要实验原料
• 3.2.2 磁敏橡胶材料的制备
• 3.3 羰基铁粉的表面修饰处理
• 3.3.1 表面预处理方法
• 3.3.2 羰基铁粉的XRD谱图分析
• 3.3.3 羰基铁粉改性前后的表面形貌分析
• 3.4 磁敏NR/SBR并用胶的性能测试结果与讨论
• 3.4.1 羰基铁粉含量对并用橡胶基磁敏橡胶性能的影响
• 3.4.2 炭黑含量对并用橡胶基磁敏橡胶性能的影响
• 3.4.3 软化剂含量对并用橡胶基磁敏橡胶性能的影响
• 3.4.4 不同偶联剂修饰对并用橡胶基磁敏橡胶性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 尼龙帘线增强磁敏硅橡胶的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 尼龙帘线增强磁敏硅橡胶的制备
• 4.2.1 主要实验原料
• 4.2.2 材料的制备工艺
• 4.3 尼龙帘线增强磁敏硅橡胶的测试结果与分析
• 4.3.1 材料的磁流变性能分析
• 4.3.2 材料的机械力学性能分析
• 4.3.3 材料的微观结构分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 尼龙帘线增强磁敏NR/SBR并用胶的制备与性能
• 5.1 引言
• 5.2 表面修饰羰基铁粉对材料磁流变性能的影响
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 实验结果与讨论
• 5.3 尼龙帘线对材料性能的影响
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.2 静态力学性能分析
• 5.3.3 磁流变效应分析
• 5.3.4 微观结构分析
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢