软磁性弹性体材料的制备、结构与性能研究

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1、工程硕士学位论文软磁性弹性体材料的制备、结构与性能研究作者姓名黄训辉工程领域材料工程校内指导教师陈玉坤研究员校外指导老师袁军高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月Studyonpreparation,structureandpropertiesofsoftmagneticelastomerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangXunhuiSupervisor：Prof.ChenYukunSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ32学校代号：10561学号：201521002713华南理工大学硕士学位论文软磁性弹性体材料的制备、结构与性能研究作者姓名：黄训辉指导教师姓名、职称：陈玉坤研究员、袁军高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：橡塑共混及改性论文提交日期：2018年1月3号论文答辩日期：2018年3月17号学位授予单位：华南理工大学学位授

3、予日期：2018年月号答辩委员会成员：主席：彭响方（教授）委员：陈玉坤（研究员）牟文杰（副教授）张水洞（教授）杨波（高级工程师）摘要磁性弹性体材料，可通过橡胶与磁性粉体（Fe3O4）进行复合获得，由于柔软质轻、易于成型加工、基材多样性等优点，在电子通讯产品、车用零部件等领域受到越来越多的关注。但是，在某些特殊场合，为满足需求而在弹性体中加大Fe3O4填充量。而未经改性的大量Fe3O4粉体与聚合物基材之间的相容性问题通常导致复合材料的机械性能、加工性能显著降低。为解决上述问题，本论文采用二甲基丙烯酸锌

4、（ZDMA）兼具反应增容剂与补强剂，分别制备了NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料和PP/EPDM/Fe3O4/ZDMA热塑性硫化胶（TPV），并对其结构和性能进行探究。主要内容如下：本论文首先选用极性的丁腈橡胶（NBR）为弹性体基体与Fe3O4复合，通过过氧化物引发ZDMA聚合和NBR交联，获得NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料，并研究了ZDMA用量对复合材料形貌、磁性性能、机械性能、硫化特性、加工性能和热性能的影响。XRD与振动样品磁强计（VSM）测试结果表明，Fe3O4粒径一定时，NBR/F

5、e3O4/ZDMA复合材料的磁性性能主要取决于Fe3O4在该体系中所占的质量分数，ZDMA不会影响复合材料的磁性性能。SEM结果表明，ZDMA提高Fe3O4与NBR基体的界面相容性的同时，改善了Fe3O4在NBR基体中的分散性。力学性能结果表明，添加5～15phrZDMA，复合材料的拉伸强度从2.5MPa提高至6.8～13.1MPa。热重分析（TGA）、门尼粘度与硫化特性测试结果表明，ZDMA有助于改善复合材料的热稳定性、加工性能和硫化效率。为进一步满足上述制备的复合材料在高温环境的应用，本文研究了

6、不同类型防老剂HS-911（4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺）、BY、RD（2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物）、ODA（4,4＇-二辛基二苯胺）和DAPD（二芳基对苯二胺）对NBR/Fe3O4/ZDMA（100/70/10）复合材料的硫化特性、加工性能、力学性能和交联密度等性能的影响及其热氧老化防护效果。结果表明，上述防老剂均会延迟NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料的正硫化时间、降低其门尼粘度和交联密度。五种防老剂对NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料的力学性能影响各有特点，其

7、中防老剂DAPD可同时提高NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料的o断裂伸长率与拉伸强度。热氧老化结果表明，在100C的老化条件下，PPD类的防老剂oDAPD对NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料具有最佳的热氧老化防护效果；而在120及135C的老化条件下，DPA类的防老剂HS-911、ODA对NBR/Fe3O4/ZDMA复合材料具有最佳的热氧老化防护效果。此外，论文还以非极性的聚丙烯（PP）、三元乙丙橡胶（EPDM）为基体，通过动I态硫化的成型方法制备了PP/EPDM/Fe3O4/ZDMATPV，并

8、研究了ZDMA用量对TPV结构和性能的影响。结果表明，动态硫化工艺与ZDMA并未改变Fe3O4的晶型，TPV的磁性性能主要取决于Fe3O4在该体系所占的质量分数。ZDMA改善了TPV中PP/EPDM界面相容性的同时，也改善了Fe3O4与TPV基体的界面相容性以及Fe3O4在TPV基体中的分散性，提高了TPV的力学性能。研究发现，Fe3O4主要分布于TPV中的EPDM相，ZDMA会抑制EPDM相的Fe3O4迁移至PP相。这可能是因为ZDMA在动态硫化过程中反应生成的聚甲