磁性粒子/丁腈橡胶阻尼复合材料的制备与研究

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目前磁流变弹性体由于其智能可控且电磁性能优异而备受关注,但其只能在有磁场的环境下才起作用而受到了一定的限制,且国内外的相关研究集中于复合材料的磁性能、力学性能等相关问题,而对其阻尼性能的研究不多,对加入硬磁磁粉的磁性橡胶的阻尼性能的研究更少。   为了填补以及充实这一领域的空白,本文以锶铁氧体为功能体,丁腈橡胶为基体,通过不同的配比以及测试条件来研究一种新型高阻尼性能的磁性阻尼复合材料,并且以TA法来表征复合材料的阻尼性能,发现通过本实验所制得的复合材料的阻尼性能要远好于目前所报道的材料的阻尼性能。   本文通过改变丁腈橡胶的丙烯腈含量,磁粉颗粒的粒径、含量,使用测试手段研究了复合材料的微观形态、磁性能、力学性能,并且结合动态力学热分析(DMA)以及振动梁DASP法分析了复合材料的阻尼性能,根据最终的测试数据确定了磁性橡胶阻尼复合材料的最佳配方。   在橡胶基体中添加磁粉颗粒经过磁场充磁后可以提高复合材料的磁性能和阻尼性能,且填充的磁粉含量越大,复合材料的磁性能越高。当加入的是小粒径FeSiTi磁粉时,磁性橡胶阻尼复合材料的磁性能要高,但是阻尼性能要低。随着磁粉含量的增加,磁性橡胶阻尼复合材料的阻尼性能和拉伸强度下降。   对于以2种不同的丙烯腈含量的丁腈橡胶为基体的复合材料而言,复合材料的磁性能与基体无关,只与磁粉的添加量有关,当加入同质量分的磁粉后,丙烯腈含量低的复合材料的阻尼性能要好一些,但其拉伸强度要低一些。   对于加入锶铁氧体后的复合材料在不同的使用频率环境下比较可以看出,测试频率为30Hz和50Hz的Tanδ-T曲线下的面积分别为94.18、83.1和83.9、75.7远高于在1Hz的面积47.3、46.5,且测试频率为30Hz的Tanδ-T曲线下的面积又高于测试频率为50Hz时的面积。但是如果材料的使用环境温度为-40℃~20℃左右时,频率为50Hz左右时较好。   对于加入锶铁氧体后的复合材料经过不同磁场强度的充磁后阻尼测试显示,当测试频率为30Hz时,纯橡胶的Tanδ-T曲线下的面积为78.1,添加了66.7wt%锶铁氧体的磁性橡胶复合材料在未充磁时,Tanδ-T曲线下的面积为85.7,而当充磁磁场为1.5TGS时,Tanδ-T曲线下的面积为94.18。故应以1.5TGS磁场强度进行充磁。   随着锶铁氧体含量的增加,虽然复合材料的磁性能也增大但是复合材料的Tanδ-T曲线下的面积从94.2下降到62.6,其拉伸强度也从8.94MPa降低到6.91MPa。故应以66.7wt%为宜。
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