[发明专利]一种力学自适应弹性体制件的制备方法

说明书

本发明公开了一种力学自适应弹性体制件的制备方法，属于高分子材料技术领域。制备方法主要包括如下步骤：首先将100重量份弹性体基体，0.1‑70重量份补强剂，0.1‑10重量份有机改性剂，0‑40重量份溶剂混合均匀，获得弹性体材料。此后将上述弹性体材料通过成型加工技术获得在压缩方向上具有可屈服韧带单元结构的制件。本发明通过在橡胶材料内部引入新的能量耗散机制，同时利用可屈服韧带单元结构吸收应变能，从而赋予弹性体制件力学自适应特性，具有缓冲吸能、阻尼减震的特点，在航空航天、国防军工、交通运输、运动防护、精密器件等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体的说是涉及一种力学自适应弹性体制件的制备方法。

背景技术

力学自适应弹性体是一种具有压缩应变软化特征的弹性体材料，其压缩应力-应变曲线包含三段：低应变区为线弹性区，压缩应力随应变增加而接近线性地上升；中间应变区为应变软化区，压缩应力随应变上升的斜率显著下降，应力随应变变化速率＜1MPa/100％应变，甚至出现应力平台；高应变区为密实化区，压缩应力随应变上升而再次快速增加，这种压缩行为也被称为超弹性行为。力学自适应弹性体具有缓冲吸能、阻尼减震的特点，在航空航天、国防军工、交通运输、运动防护、精密器件等领域有广泛的应用前景。

力学自适应弹性体的应变软化特征特征需要通过多孔三维结构实现，但一般弹性体泡沫材料的压缩行为仅包括泡孔坍缩-密实化两步过程，即在中低应变范围发生泡孔坍缩，压缩应力随应变增加而缓慢上升，在高应变范围发生密实化，压缩应力随应变增加而快速上升，这一压缩过程不会发生应变软化。赋予弹性体材料力学自适应性，一方面需要在材料配方内引入新的能量耗散机制，另一方面需要设计制品的多孔结构，引入韧带屈服机制。但目前涉及力学自适应弹性体制品的研究报道很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种力学自适应弹性体制件的制备方法，以期解决上述技术问题,以满足在航空航天、国防军工、交通运输、运动防护、精密器件等领域在缓冲吸能、阻尼减震方面的特殊需求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种力学自适应弹性体制件的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将100重量份弹性体基体，0.1-70重量份补强剂，0.1-30重量份有机改性剂，0-40重量份溶剂混合均匀，获得弹性体材料。

步骤二、将上述弹性体材料通过成型加工、硫化获得在压缩方向上具有可屈服韧带单元结构的制件。

上述方法中所述的弹性体基体为可以是热塑性弹性体，也可以是交联固化的橡胶材料。包括但不限于甲基乙烯基硅橡胶、双苯基硅橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、光固化聚氨酯弹性体、天然橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶。弹性体基体具体包含了相应橡胶或弹性体对应的生胶、交联剂、催化剂、引发剂和其他助剂。

上述方法中所述的补强剂为未改性或经过各种表面改性的炭黑、沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、溶胶-凝胶法二氧化硅、碳纳米管、硅树脂、硅藻土、蒙脱土、二氧化钛、氧化锌、炭黑、金属纳米粒子、滑石粉、纳米碳酸钙、石墨纳米片或石墨烯等补强填料中的任意一种或几种复配。

上述方法中所述的有机改性剂为弹性体基体的共聚物，其共聚链段包含环氧基、酯基、羧基、氨基等官能团中的一种或几种，以上共聚链段的摩尔含量为5％-70％。

上述方法中所述的溶剂为所选弹性体对应的良溶剂，包括但不限于甲苯、四氢呋喃等有机试剂。

上述方法中所述的混合方法是指可将组分均匀混合的方法，包括但不限于公转自转式行星搅拌，双辊开炼，多辊开炼，密炼。优选地，对于液体硅橡胶、聚氨酯类液体橡胶等液态弹性体基体，采用公转自转式行星搅拌或多辊开炼混合10-60分钟。对于非液态的弹性体基体，采用双辊开炼，多辊开炼或先密炼再开炼的方式混合10-60分钟。