[发明专利]磁流变橡胶组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁流变橡胶组合物及其制备方法，该磁流变橡胶组合物包括：橡胶基体、磁性颗粒、补强剂、活性剂、硫化剂、促进剂和防老剂，其中，补强剂包括炭黑、碳纳米管和石墨烯。本申请的磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应以及良好的加工工艺性能，在100℃拉伸强度达10MPa以上，磁流变效应可达200％以上。

技术领域

本发明属于磁流变橡胶技术领域，具体涉及一种磁流变橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展与进步，机械设备从被动控制逐步转向主动控制，磁流变橡胶就是一类主动控制的智能材料。磁流变橡胶是微纳米级磁粉增强的橡胶复合材料，在磁场的作用下，其刚度与阻尼发生毫秒级的可控响应，克服了磁流变液沉降的瓶颈难题，在减震、隔振、主动控制等领域有着广阔的应用前景。但是其耐疲劳性能较差，且在高温环境下使用寿命更短。

因此，亟需开发一种可在高温环境下使用的磁流变橡胶组合物。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种磁流变橡胶组合物及其制备方法，该磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应以及良好的加工工艺性能，在100℃拉伸强度达10MPa以上，磁流变效应可达200％以上。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种磁流变橡胶组合物。根据本发明的实施例，所述磁流变橡胶组合物包括：橡胶基体、磁性颗粒、补强剂、活性剂、硫化剂、促进剂和防老剂，其中，所述补强剂包括炭黑、碳纳米管和石墨烯。

根据本发明实施例的磁流变橡胶组合物，通过添加炭黑、碳纳米管和石墨烯作为补强剂，具有中空管状的碳纳米管和具有二维周期蜂窝状点阵结构的石墨烯借助π-π键和范德华力的作用可以得到新型的三维碳纳米杂化材料，二者的协同作用增强了炭黑表面的反应活性位点，促进包容胶的形成，使得填料在橡胶中的分散性更好，得到的磁流变橡胶组合物的力学性能更好；其次，碳纳米管和石墨烯均具有良好的导热性能，使该磁流变橡胶组合物具备优异的导热性能，可在高温下较长时间地使用；并且，碳纳米管和石墨烯均具有良好的导电性，可提高磁流变橡胶组合物的磁流变效应。另外，通过添加促进剂可以缩短硫化过程，提高硫化剂的使用效率和橡胶的质量和性能；添加活性剂可以与促进剂作用提高硫化效率，还可以提高橡胶的物理性能和耐老化性；添加防老剂可以延缓橡胶的老化反应，延长橡胶的使用寿命。由此，本申请的磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应以及良好的加工工艺性能，在100℃拉伸强度达10MPa以上，磁流变效应可达200％以上。

另外，根据本发明上述实施例的磁流变橡胶组合物还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述磁流变橡胶组合物包括100重量份的所述橡胶基体，200～600重量份的所述磁性颗粒，30.2～64重量份的所述补强剂，4～8重量份的所述活性剂，1～2重量份的所述硫化剂，1～3重量份的所述促进剂和2～4重量份的所述防老剂。由此，本申请的磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应以及良好的加工工艺性能。

在本发明的一些实施例中，所述补强剂包括30～60重量份的炭黑、0.1～3重量份的碳纳米管和0.1～1重量份的石墨烯。由此，本申请的磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应。

在本发明的一些实施例中，所述碳纳米管的管径为30～50nm，长度为0.5～2μm。由此，本申请的磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应。

在本发明的一些实施例中，所述石墨烯的片层厚度为1～4nm，二维尺寸为100～400nm。由此，本申请的磁流变橡胶组合物具有优异的耐高温性能、材料力学性能和磁流变效应。

在本发明的一些实施例中，所述橡胶基体包括天然橡胶、氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶中的至少之一，优选天然橡胶。