[发明专利]磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法及弹性体

说明书

本发明提供一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法及弹性体，其中制备方法，包括在匀强磁场下预制磁流变弹性体切割母体，切割母体中的磁性粒子链的排列方向具备链间平行的特征；将预制的磁流变弹性体切割母体依据预设尺寸及方向切割为多条磁流变效应单体；将得到的多个磁流变效应单体沿圆周方向环绕摆放于定型模具中形成弹性组合体，多个磁流变效应单体中在长度方向上相邻的任意两个中前一个的尾端与后一个的首端拼接；加温加压弹性组合体成形后得到磁性粒子径向分布的磁流变弹性体。根据本发明的一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法，减少搭建特定磁场方向所耗费的时间与成本，降低了制备难度。

技术领域

本发明属于复合材料制备加工技术领域，具体涉及一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法及弹性体。

背景技术

磁流变弹性体是一种具有磁性粒子添加物的高分子聚合材料，相比于它的基体材料，磁流变弹性体在磁场下可调控其弹性模量、剪切模量、表面粗糙度等参数，因此具有这种独特性质的材料又可称为智能材料。根据磁流变弹性体是否存在各向异性行为，可将其分为各向同性磁流变弹性体以及各向异性磁流变弹性体，其中各向同性磁流变弹性体无需在其制备过程中施加磁场，通过搅拌均匀，使磁性粒子均匀分布在基体中，随后固化即可制得，而各向异性磁流变弹性体通过在橡胶基体固化时施加外磁场，使磁性粒子以链状结构规则排列在基体中，从而达到各向异性的目的。

各向同性磁流变弹性相较于各向异性磁流变弹性体，其制备过程更加容易，成本也较低，但就其性能而言，现有研究表明各向异性磁流变弹性体在磁性粒子链方向上，其压缩模量、剪切模量等力学性能明显优于各向同性磁流变弹性体。因此，在金属塑性成形方面，各向异性磁流变弹性体作为压力成形介质更有利于为金属坯料的塑性变形。

目前可采用磁流变弹性体作为压力成形介质的成形零件类型有板材以及管材，对于板材磁流变弹性体压力成形，磁性粒子规则排列方向可平行或者垂直于板材，此时磁性粒子链之间相互平行。而对于管材类零件，当磁性粒子链垂直于管材表面时，磁流变弹性体为管材胀形提供最大的内压，然而此时，磁性粒子链不再呈平行排布，由于不存在此种放射状类型的磁场，因此磁性粒子链沿径向规则排列的磁流变弹性体的制备技术已成为亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法及弹性体，在匀强磁场下预制磁流变弹性体切割母体并按照预设尺寸及方向切割形成多个磁流变效应单体，进而通过拼接多个单体的方式最终形成内部磁性粒子链大致呈放射状规则排列的磁流变弹性体，达到磁性粒子链垂直于管材表面且各向异性的效果，减少了搭建特定磁场方向所耗费的时间与成本，降低了磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备难度。

为了解决上述问题，本发明提供一种磁性粒子径向分布的磁流变弹性体的制备方法，包括如下步骤：

母体预制步骤，在匀强磁场下预制磁流变弹性体切割母体，所述切割母体中的磁性粒子链的排列方向具备链间平行的特征；

单体制作步骤，将预制的磁流变弹性体切割母体依据预设尺寸及方向切割为多条磁流变效应单体；

单体拼接步骤，将得到的多个所述磁流变效应单体沿圆周方向环绕摆放于定型模具中形成弹性组合体，多个所述磁流变效应单体中在长度方向上相邻的任意两个中前一个的尾端与后一个的首端拼接；

成形步骤，加温加压所述弹性组合体成形后得到磁性粒子径向分布的磁流变弹性体。

优选地，所述预制的磁流变弹性体切割母体的制作包括如下步骤：

依据每一条磁流变效应单体对应的磁性粒子所占质量分数称量磁性粒子、基底材料和添加剂；

将基底材料与添加剂混合均匀得第一混合物；

将磁性粒子与基底材料及添加剂的混合物搅拌混合第二时长得第二混合物；