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橡胶基金属铁粒子复合材料的制备及其作为磁流变弹性体在安全工程中应用的研究

2020-11-22阅读(296)

橡胶基金属铁粒子复合材料的制备及其作为磁流变弹性体在安全工程中应用的研究

论文摘要

聚合物基金属复合材料具有普通聚合物无法比拟的光、电、热、磁等优越特性，因而引起了人们的广泛关注。本文在大量文献调研的基础上，综述了聚合物基金属复合材料及其应用的最新研究进展，我们发现磁流变弹性体的出现正进一步拓宽聚合物基金属复合材料的应用领域。磁流变弹性体是新型的机电耦合材料，它具有磁场可控的力学性能，在安全工程领域具有广阔的应用前景，如可以用作硬度可调的减震、减噪器件等方面。然而目前关于磁流变弹性体的制备研究还比较少，而且还没有这方面可以实用的材料。针对这一现象，我们从材料设计的理念出发，采用不同的弹性基体制备了聚合物基金属铁粒子复合材料，详细研究材料的制备方法、粒子和基体的界面关系、材料的微观结构等各种因素和材料的磁流变效应的关系，以实现对材料磁流变性能及其它性能的优化，最后选择其中的MVQ／Fe复合材料为例，讨论其作为磁流变弹性体在安全工程中的可能应用。 归纳起来，本文的研究内容主要有以下五个部分组成： 1．首先采用直接混合法制备了室温硫化硅橡胶基金属铁粒子（RTV／Fe）复合材料，研究了磁性粒子尺寸及其表面化学修饰对体系磁流变效应的影响。另外采用溶剂/γ-射线辐照固化法，成功实现了分子量比室温硫化硅橡胶分子量更大的甲基乙烯基（MVQ）硅橡胶与金属铁粒子的复合，并详细讨论影响磁流变效应和相关力学性能的各种因素，特别是基体的交联程度和各种添加剂等。结果表明在RTV／Fe体系中，当磁性铁粒子无任何化学修饰时，使用3-5μm铁粒子的体系其磁流变效应好，具有平均60μm团聚颗粒尺寸的铁粒子在基体中易于沉降，不利于磁流变效应的提高；通过对铁粒子进行化学修饰可以提高材料的磁流变效应，不同的修饰剂及其修饰方法对磁流变效应的影响程度不同，用RTV704硬脂酸对金属铁粒子进行预修饰的效果较好。在MVQ／Fe体系中，加入一定的增强剂和提高基体的交联程度，会使力学性能增强，但磁流变效应下降；加入增塑剂可以提高磁流变效应，但力学性能下降；加入合适的硅烷偶联剂可以使力学性能和磁流变效应同时提高。针对具体的实验结果，我们还对磁流变效应产生的机理进行了探讨。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略语对照表
  • 第一章 聚合物基金属复合材料及其应用的研究进展
  • 1.1 引言
  • 1.2 聚合物基金属复合材料的研究现状
  • 1.2.1 金属粉末的改性
  • 1.2.2 聚合物基金属复合材料的制备方法
  • 1.3 聚合物基金属复合材料的功能与应用
  • 1.3.1 导电性及其应用
  • 1.3.2 导热性及其应用
  • 1.3.3 吸波性及其应用
  • 1.3.4 磁性及其应用
  • 1.3.5 聚合物基纳米金属复合材料的特殊功能及应用
  • 1.3.6 智能应用
  • 1.4 磁流变弹性体及其应用的研究进展
  • 1.4.1 磁流变液和磁流变弹性体
  • 1.4.2 磁流变弹性体性能表征及简化理论模型
  • 1.4.3 磁流变弹性体材料的制备
  • 1.4.4 磁流变弹性体的功能及应用
  • 1.4.5 磁流变弹性体材料应用的基本要求
  • 1.5 结语
  • 1.6 本论文的研究思路、主要工作
  • 参考文献
  • 第二章 硅橡胶基金属铁粒子复合材料的制备及其磁流变效应
  • 2.1 引言
  • 2.2 直接混合-室温硫化法制备硅橡胶/金属铁粒子复合材料
  • 2.2.1 实验部分
  • 2.2.2 结果和讨论
  • 2.2.2.1 金属铁粒子尺寸对磁流变效应的影响
  • 2.2.2.2 粒子表面修饰对磁流变效应的影响
  • 2.3 γ-射线辐照法制备甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）/金属铁粒子复合材料
  • 2.3.1 实验部分
  • 2.3.2 结果和讨论
  • 2.3.2.1 MVQ硅橡胶的交联程度与磁流变效应的关系
  • 2.3.2.2 MVQ/Fe体系中的不同添加剂对磁流变效应的影响
  • 2.3.2.3 MVQ/Fe复合材料体系中的微结构与磁流变效应的机理
  • 2.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 （NBR/Fe）复合材料的纳米粒子掺杂及其对磁流变效应的影响
  • 3.1 引言
  • 3.2 （NBR/Fe）复合材料的磁性粒子掺杂及其磁流变效应
  • 3.2.1 实验部分
  • 3.2.2 结果和讨论
  • 3O4掺杂的（NBR/Fe）复合材料的微结构'>3.2.2.1 纳米Fe3O4掺杂的（NBR/Fe）复合材料的微结构
  • 3O4掺杂的（NBR/Fe）复合材料的动态力学性能'>3.2.2.2 纳米Fe3O4掺杂的（NBR/Fe）复合材料的动态力学性能
  • 3O4掺杂的（NBR/Fe）复合材料的磁流变效应'>3.2.2.3 纳米Fe3O4掺杂的（NBR/Fe）复合材料的磁流变效应
  • 3.3 （NBR/Fe）复合材料的MMT掺杂及其磁流变效应
  • 3.3.1 实验部分
  • 3.3.2 结果与讨论
  • 3.3.2.1 MMT掺杂（NBR/Fe）复合材料的形成
  • 3.3.2.2 MMT掺杂（NBR/Fe）复合材料的力学性能
  • 3.3.2.3 MMT掺杂（NBR/Fe）复合材料的磁流变效应
  • 3.3.2.4 MMT掺杂（NBR/Fe）复合材料的热稳定性
  • 3.4 （NBR/Fe）复合材料的AT掺杂及其磁流变效应
  • 3.4.1 实验部分
  • 3.4.2 结果与讨论
  • 3.4.2.1 AT掺杂（NBR/Fe）复合材料的微结构
  • 3.4.2.2 AT掺杂（NBR/Fe）体系的磁流变效应
  • 3.4.2.3 测试位移对AT掺杂（NBR/Fe）体系磁流变效应的影响
  • 3.5 （NBR/Fe）复合材料的不同制备方法对磁流变效应的影响
  • 3.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 橡胶杂合物基金属铁粒子复合材料的制备及其磁流变效应
  • 4.1 引言
  • 4.2 直接共混法制备室温硫化硅橡胶-聚氨酯（RTV-PU）杂合物基铁粒子复合材料
  • 4.2.1 实验部分
  • 4.2.2 结果和讨论
  • 4.2.2.1 不同混料方法对（RTV-PU）杂合物/Fe复合材料磁流变效应的影响
  • 4.2.2.2 硅油对（RTV-PU）杂合物/Fe复合材料磁流变效应的影响
  • 4.2.2.3 羰基铁粒子含量对制备RTV-PU/Fe复合材料磁流变效应的影响
  • 4.2.2.4 聚氨酯与硅橡胶重量比对RTV-PU/Fe复合材料磁流变效应的影响
  • 4.3 化学溶剂法制备（MVQ-PS）杂合物基铁粒子复合材料
  • 4.3.1 实验部分
  • 4.3.2 结果和讨论
  • 4.3.2.1 （MVQ-PS）杂合物基铁粒子复合材料的微结构及其导电性
  • 4.3.2.2 （MVQ-PS）杂合物基铁粒子复合材料的磁流变效应
  • 4.3.2.3 （MVQ-PS）杂合物基铁粒子复合材料的力学性能
  • 4.4 母炼胶法制备（NBR-PU）杂合物基金属铁粒子复合材料
  • 4.4.1 实验部分
  • 4.4.2 结果和讨论
  • 4.4.2.1 （NBR-PU）杂合物/Fe复合材料的磁流变效应
  • 4.4.2.2 （NBR-PU）杂合物基金属铁粒子复合材料的热稳定性
  • 4.4.2.3 （NBR-PU）杂合物基金属铁粒子复合材料的力学性能
  • 4.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 POE油凝胶基金属铁粒子复合材料的制备及其磁流变效应
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验部分
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 POE油凝胶的形成
  • 5.3.2 POE油凝胶基铁粒子复合材料的磁流变效应
  • 5.3.2.1 铁粒子的体积含量对磁流变效应的影响
  • 5.3.2.2 制备过程中外磁场对磁流变效应的影响
  • 5.3.2.3 POE和白油的比例对磁流变效应的影响
  • 5.3.2.4 测试频率对磁流变效应的影响
  • 5.3.2.5 POE油凝胶/铁粒子的磁流变效应的可逆性
  • 5.3.4 POE油凝胶/铁粒子复合材料的动态力学热分析
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 MVQ/Fe复合材料的优化制备及作为磁流变弹性体在移频式吸振器中的应用
  • 6.1 引言
  • 6.2 MVQ基金属铁粒子复合材料的优化及其磁流变特性
  • 6.2.1 实验部分
  • 6.2.2 结果与讨论
  • #-m作为磁流变弹性体在调频动力吸振器上的应用'>6.3 MVQ1#-m作为磁流变弹性体在调频动力吸振器上的应用
  • 6.3.1 磁流变弹性体调频吸振器的原理
  • #-m作复合元件的吸振器移频特性'>6.3.2 MVQ1#-m作复合元件的吸振器移频特性
  • 6.3.3 可移频式吸振器的吸振原理
  • 6.4 本章小结
  • 参考文献
  • 本文总结、创新之处以及进一步工作展望
  • 博士期间完成的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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