具有高阻尼特性的新型磁性橡膠材料研究和開(kāi)發(fā)

1、具有高阻尼特性的新型磁性橡膠材料研究和開(kāi)發(fā)項(xiàng) 目 可 行 性 報(bào) 告具有高阻尼特性的新型磁性橡膠材料研究和開(kāi)發(fā)一、項(xiàng)目可行性報(bào)告(-)立項(xiàng)的背景和意義永磁材料是發(fā)現(xiàn)和使用最早、發(fā)展迅速和應(yīng)用廣泛的磁性材料，已經(jīng)成為與 半導(dǎo)體等并駕齊驅(qū)的四大基礎(chǔ)功能材料之一。事實(shí)上，永磁材料是一個(gè)貯能器， 它把外磁場(chǎng)對(duì)它所做的磁化功以磁能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，利用材料磁極的相互作用 和氣隙的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能或聲能與電磁能的相互轉(zhuǎn)換，從而做成種類繁多的永 磁功能器件。這些永磁功能器件已成為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息、通訊、航空航天、交 通、辦公自動(dòng)化、家電、人體健康與保健等高新技術(shù)領(lǐng)域的核心功能器件。因此, 永磁材料已成為高新技

2、術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)與社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)應(yīng)用中的永磁材料，主耍包括錢鐵硼、彩鉆、鋁銀鉆和永磁鐵氧體等。在永 磁材料大家族中，永磁鐵氧體的綜合磁性能較低，但由于原材料豐富、性價(jià)比高、 工藝簡(jiǎn)便成熟、抗退磁性能優(yōu)良，又不存在氧化問(wèn)題，在很多領(lǐng)域還是理想的永 磁材料。鋁鐮鉆和彩鉆永磁材料的居里溫度高、溫度穩(wěn)定性好，但磁性能低而價(jià) 格高，應(yīng)用受到明顯限制，正逐漸被綜合性能優(yōu)異的敘鐵硼稀土永磁所取代。欽 鐵硼具有磁性能高、資源豐富和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，磁性能比永磁鐵氧體高10倍，比 彫鉆高1倍，矯頑力和磁能積也顯著高于鋁篠鉆。按制造方法不同，永磁材料可 分為兩類：一類是粘結(jié)磁體，主要用于電子、電氣設(shè)備的小型化領(lǐng)域

3、；另一類是 燒結(jié)磁體，主要滿足高矯頑力、高磁能積的要求。其中粘結(jié)磁體是由磁性粉末與 可撓性好的橡膠、樹(shù)脂等粘結(jié)材料相混合，按需求直接成型為各種形狀的永磁部 件，它的最大優(yōu)點(diǎn)是具有很高的特性價(jià)格比。由枚鐵硼磁粉和橡膠基體制成的磁 性橡膠材料，逐漸發(fā)展成為一種新型的多功能復(fù)合粘接永磁材料。與燒結(jié)磁體相 比，磁性橡膠材料具有保磁力大、密度小、高均一性與可撓性好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛 應(yīng)用于玩具、無(wú)線電通訊技術(shù)、汽車、家用電器、電子計(jì)算機(jī)的記憶裝置、密封 條及醫(yī)療器械等眾多高新技術(shù)領(lǐng)域中。近年來(lái)，阻尼型磁性橡膠材料作為一種性能優(yōu)異的減震材料受到了高度重 視。磁性橡膠材料既可以起到彈性阻尼作用，同時(shí)磁性彈性能量

4、的相互轉(zhuǎn)化又 可以產(chǎn)生磁機(jī)械耦合阻尼，因此可以起到高效減震作用，是一種很有發(fā)展前途 的減震材料。以汽車工業(yè)為例，磁性橡膠材料的使用可以大幅度提高汽車行駛過(guò) 程屮的舒適性、穩(wěn)定性和安全性。近年來(lái)，國(guó)外研究者已將磁性阻尼橡膠材料作 為關(guān)鍵組元用于磁性減震，有效抑制了噪聲源的傳播了，解決了隔震和承載的矛 盾。國(guó)內(nèi)己開(kāi)始了阻尼型磁性橡膠材料的研究，但在磁性能和力學(xué)性能等方面均 與國(guó)外同類產(chǎn)甜有一定差距。主要存在的問(wèn)題有：一是磁性橡膠復(fù)合材料的阻尼 系數(shù)低，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際使用需求；二是磁性粉末與橡膠基體的結(jié)合強(qiáng)度不夠， 磁粉容易在制備過(guò)程中團(tuán)聚、且易在使用過(guò)程中從基體脫落，尤其在高載荷下使 用時(shí)材料服役

5、壽命短。因此，改善磁性粉末與基體材料橡膠的結(jié)合強(qiáng)度，改進(jìn)磁 性材料與橡膠的復(fù)合技術(shù)，獲得高阻尼系數(shù)的新型磁性橡膠材料，是阻尼型磁性 橡膠材料的發(fā)展趨勢(shì)。木課題組在磁性橡膠領(lǐng)域較早地開(kāi)展了研究，具有扎實(shí)的研究基礎(chǔ)和豐富的 工作積累。與我省磁性材料行業(yè)的龍頭企業(yè)開(kāi)展了產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā)，研制的阻尼 型磁性橡膠材料，斷裂伸長(zhǎng)率不低于400%,最大磁能積超過(guò)0.7mgoe,接近國(guó) 際先進(jìn)水平；但是該材料的阻尼系數(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一定的差距。若在 已有成果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化磁粉和橡膠基體的配比、改善磁粉與橡膠基體的相 容性、優(yōu)化磁粉與橡膠復(fù)合工藝，完全有可能開(kāi)發(fā)岀具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高阻尼 特性新型磁性

6、橡膠。浙江省已成為我國(guó)乃至全球最主要的磁性材料生產(chǎn)基地，具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、 生產(chǎn)企業(yè)多、種類齊全的特點(diǎn)，永磁材料的總產(chǎn)值占全球的一半左右，在寧波、 東陽(yáng)等地區(qū)已成為經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。中國(guó)的稀土資源十分豐富，稀土儲(chǔ)量占世界的 60%以上，發(fā)展稀土永磁材料在我國(guó)尤其具有巨大的資源優(yōu)勢(shì)。我省磁性材料生 產(chǎn)企業(yè)，包括一些大型生產(chǎn)企業(yè)，在磁性橡膠材料方面技術(shù)儲(chǔ)備少，自主知識(shí)產(chǎn) 權(quán)很少或幾乎沒(méi)有。本項(xiàng)目將通過(guò)自主技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)兼具高阻尼特性與高磁性 能的新型磁性橡膠材料，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域空白。項(xiàng)目適應(yīng)了國(guó)內(nèi)外磁性橡膠材 料發(fā)展的趨勢(shì)，必將推動(dòng)高阻尼特性磁性橡膠在汽車工業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，并為 預(yù)防地震等自然災(zāi)害提

7、供新型減震材料。該項(xiàng)目一旦順利完成，必將為我省磁性 材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟出新方向，改變我國(guó)在磁性橡膠材料方面研發(fā)落后于國(guó)外的 局面，對(duì)推動(dòng)我省和我國(guó)磁性材料的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重大意義。（-）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)磁性橡膠從20世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)發(fā)展迅速，應(yīng)用越來(lái)越廣泛1|。阻尼型 磁性橡膠是由磁粉與橡膠復(fù)合而成的一種結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料，由于融合 了橡膠彈性阻尼、磁性阻尼以及負(fù)載接觸面的空氣阻尼等相互作用，與傳統(tǒng)的阻 尼減震橡膠比較，其阻尼效果顯著。因此，具有高阻尼特性的磁性橡膠材料作為 一種新型減震材料應(yīng)用前景十分廣闊，得到了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域研究學(xué)者們的廣泛關(guān) 注2-8o磁性橡膠材料要

8、求的主要是磁性和可繞性，根據(jù)具體用途述要求抗氧化、耐 油、抗熱老化等2。為了獲得較高磁性，要選擇能混入大量磁粉而不失去可繞 性的橡膠。磁性橡膠主耍分兩大類：一是各向同性磁性橡膠，磁粉易磁化方向雜 亂無(wú)章排列，磁粉主要是鎖鐵氧體等；另一類是各向異性磁性橡膠，在制備過(guò)程 中施加磁場(chǎng)和壓力，使磁粉易磁化方向沿某個(gè)特定方向排列，磁粉多為高能積稀 土永磁。因此，磁粉類型和用量是決定磁性橡膠材料綜合性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 一般，磁粉所占體積分?jǐn)?shù)越大，磁性越強(qiáng)，而相對(duì)地力學(xué)性能就越差3o對(duì)于 使用鎖鐵氧體作為磁粉的磁性橡膠來(lái)說(shuō)，由于理論最大的磁能積只有9.220 kj/m3,加入量需達(dá)到膠料重量分?jǐn)?shù)的2030

9、倍時(shí)才有較好的磁性能，這么大的 添加量往往會(huì)使橡膠本身良好的彈性、柔軟性及力學(xué)性能損失很大，所制備岀的 磁性橡膠材料往往阻尼系數(shù)在0.1以下4o因此，從提高力學(xué)性能尤其是阻尼特 性而言，選用高磁性能的磁粉和合適的橡膠種類，是目前制備兼具優(yōu)良磁性能和 高阻尼系數(shù)磁性橡膠的兩個(gè)主要途徑。關(guān)于橡膠的選擇，fi前應(yīng)用于磁性減震橡膠中的橡膠基體多為天然橡膠，原 因主要由于天然橡膠價(jià)廉易得，并具有優(yōu)異的硫化性能和減震效果。但是天然橡 膠的耐老化性能、耐油性和耐高、低溫性能都很差。研究5發(fā)現(xiàn)僅用一種橡膠 的阻尼材料的阻尼溫度范圍常常不能滿足工程需要，制得的磁性減震橡膠因?yàn)椴?能同吋具有高熱穩(wěn)定性、良好的物理

10、力學(xué)性能和優(yōu)異的減震效果很難被應(yīng)用于一 些高性能的減震器中。因此現(xiàn)在的研究方向往往采用多種橡膠共混體系制備高阻 尼磁性橡膠材料，橡膠共混體系各組分的相容性直接影響材料的阻尼性能。近些年，h本大同電子與汽車工業(yè)用橡膠大公司富考庫(kù)公司共同開(kāi)發(fā)了各向 同性錢鐵硼系橡膠磁體，該種磁體具有優(yōu)異的柔軟性、彎曲性、磁性、耐寒和耐 熱性，住友金屬礦山、小野橡膠等也正在進(jìn)行技術(shù)和市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。將敘鐵硼磁粉 加入到橡膠基體中制得的磁性橡膠預(yù)測(cè)有著良好的發(fā)展前景6-7o目前美國(guó)、德 國(guó)等用于車輛減震的磁性橡膠復(fù)合材料最大磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到300gs左右，可使用 溫度上限為180°co他們已將磁阻尼技術(shù)成功應(yīng)用于

11、新型車輛上，有效抑制了噪 聲源的傳播，為磁性橡膠在減震領(lǐng)域應(yīng)用與研制提供了理論依據(jù)8。在我國(guó)， 磁性橡膠則又處于發(fā)展的相對(duì)滯后的狀態(tài)，國(guó)內(nèi)目前已研制并申請(qǐng)專利的磁性橡 膠在力學(xué)性能、磁性能均與國(guó)外同類產(chǎn)品有一定差距，且耐熱、耐油性能也不太 好，這些均嚴(yán)重制約了磁性橡膠的廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在世界總產(chǎn)量中，我國(guó)僅 占7%。目前，在國(guó)內(nèi)對(duì)具有高阻尼特性新型磁性橡膠的研究整體來(lái)說(shuō)處于較低 的水平，還沒(méi)有發(fā)表高水平的研究報(bào)道。研究單位主要是橡膠研究和生產(chǎn)單位， 對(duì)磁學(xué)和磁性材料的認(rèn)識(shí)和掌握明顯不足，只有工藝性研究，主要的橡膠的選擇、 添加的磁粉類型、用量和制造工藝等，沒(méi)有對(duì)該材料制備中關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題

12、 的研究和認(rèn)識(shí)。尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于顆粒尺寸、形狀和均勻性對(duì)物理和機(jī)械性能影響的 研究報(bào)道，尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于磁粉與橡膠界面修飾和改性的研究報(bào)道，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)磁 化技術(shù)的研究報(bào)道，鐵氧體外其它永磁材料磁性橡膠的研究報(bào)道很少。綜合國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究情況，近期關(guān)于磁性橡膠的研究重點(diǎn)主要包括：1）探討磁性橡膠中聚合物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)及多組分聚合物之間、聚合物與磁 粉之間的相互作用，分析各種配合劑對(duì)磁性橡膠性能的影響；2）應(yīng)用性能好的錢鐵硼磁粉，在保持磁粉含量的同時(shí)在不降低其力學(xué)性能;3）針對(duì)單一橡膠的不足無(wú)法滿足苛刻的使用條件要求，需要進(jìn)一步探討幾 種橡膠復(fù)合并用，以提高磁性橡膠的綜合性能；4）改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及開(kāi)發(fā)新型

13、生產(chǎn)工藝，以提高磁粉與橡膠基體的相容性。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外與提高磁性橡膠阻尼系數(shù)有關(guān)的專利，人多是通過(guò)調(diào)整磁性 橡膠配方和優(yōu)化制備工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)表1。本課題組已獲得的與該項(xiàng)目相關(guān)的 發(fā)明專利有4項(xiàng)。前期研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)磁粉表面改性處理，優(yōu)化硫化工藝可以同 時(shí)提高阻尼系數(shù)和磁性能。在此基礎(chǔ)上發(fā)展改性磁粉一橡膠復(fù)合技術(shù)，研制具有 高阻尼特性新型磁性橡膠材料，必將產(chǎn)生一系列新的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。表1：國(guó)內(nèi)外己公開(kāi)或授權(quán)的磁性橡膠領(lǐng)域主要相關(guān)專利專利名稱公開(kāi)號(hào)專利/申請(qǐng)?zhí)柹暾?qǐng)（專利 權(quán)）人發(fā)明人mouse pad using rubbermagnetkr2006005834220060627kr2006005

14、834220060627wooyoun hawooyounhaa puzzle toy whichmade by rubber magnetkr20050046491 20050601kr2005004649120050601parkmyungsookparkmyungsookanisotropic rubber magnet, and its manufacturer, motor and magnetic rollertw262515 (b)tw2004012621720040831tdk corpterada yutaka et al.poster fixing apparatususi

15、ng rubber magnetkr2005002690620050331kr2005002690620050331jangkyungsukjangkyungsukadhesive memo pad withrubber magnet platekr200205719(vi)kr20000015338u20000530yoonbongseokyoonbongseokrubber magnet sheetjp2005001286920050120jp2005001286920050120br1dgestone corpa1zawasatoshi一種高性能磁性橡膠及其制備 方法cn14298580

16、2159002.8北礦磁材科 技股份有限 公司任先京等磁性橡膠制造新工藝cn105003090103488.6廣西南寧市 橡膠制品廠賴武錐等一種具有高磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁性橡 膠及其制備方法cn101230156200710306598.7楊中聯(lián)楊中聯(lián)一種磁性橡膠襯板cn258653202275401.6金維剛金維剛應(yīng)急磁性橡膠堵漏蓋cn204321688213776.x馮斌馮斌7k磁性橡膠密封條cn208098190219628.6詹學(xué)全等詹學(xué)全等磁性橡膠薄板型拼圖玩教具cn208019790223870.1楊力剛等楊力剛等磁性橡膠拼圖板cn209959790223096.4李世勛等李世勛等磁性橡

17、膠片的漫畫組合結(jié)構(gòu)cn216136093215899.4華海鶴等華海鶴等靜磁場(chǎng)中功能梯度材料注漿成型cn 143808403115573.1本項(xiàng)目申請(qǐng)本項(xiàng)目組制備方法單位高性能雙相稀土永磁材料及其制 備方法cn1383159a02111603.2本項(xiàng)目申請(qǐng) 單位本項(xiàng)目組電磁閥用封頭材料及其制備方法cn1594638200410025651.2本項(xiàng)目申請(qǐng) 單位本項(xiàng)目組低溫度系數(shù)、低損耗和高飽和磁 通密度鐵氧體材料制備方法cn1587193200410053950.7本項(xiàng)目申請(qǐng) 單位本項(xiàng)目組主要參考文獻(xiàn)1 陳賽璐等，橡膠工業(yè)，1990, 37 (2) ,68.2許軼等，廣東橡膠，2006, 3(1

18、), 14.3. 趙樹(shù)高等，現(xiàn)代化工，2009, 29 (1), 31.4. 王晏研等,材料導(dǎo)報(bào),2004, 18 (10), 54.5王峰等，磁性材料及器件,2003, 34 (6), 10.6. 王如意等，橡膠工業(yè)，2003, 50(1), 88.7李昂，特種橡膠制品，2003, 24(3), 25.8. malini k a., journal of materials science, 2001, 36(23), 472.(三) 項(xiàng)目主要研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)主要研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容(1) 磁粉的表面改性研究：磁粉選用鈔!鐵氧體與錢鐵硼磁粉作對(duì)比研究。結(jié)合 物理機(jī)械攪拌法與化學(xué)法對(duì)

19、磁粉進(jìn)行表面改性，改性劑是由一定配比的偶 聯(lián)劑、固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂組成。研究改性劑配方及添加量、偶聯(lián)處理溫度 等對(duì)磁粉改性效果的影響，獲得最佳的改性劑配方與偶聯(lián)溫度。(2) 高阻尼磁性橡膠的配方設(shè)計(jì)和研究：有效控制磁粉的添加量以及磁粉與橡 膠的配比，研究不同配方對(duì)磁性橡膠性能的影響，從而獲得高阻尼系數(shù)的 磁性橡膠的成分配方。(3) 制備工藝優(yōu)化?；诒砻娓男源欧踤r (天然橡膠)/nbr (丁睛橡膠)復(fù) 合技術(shù)，優(yōu)化混煉、壓延、硫化、充磁等關(guān)鍵工藝，研究它們對(duì)磁性橡膠 磁粉分散狀況及力學(xué)性能、磁性能的影響，制備出高阻尼系數(shù)磁性橡膠復(fù) 合材料。2、技術(shù)關(guān)鍵(1) 磁性橡膠的配方設(shè)計(jì)。根據(jù)綜合性能指

20、標(biāo)要求進(jìn)行配方設(shè)計(jì)是本申請(qǐng)項(xiàng)目 需解決的第一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。磁粉的種類、添加量、磁粉平均粒徑、粒度分 布、比表面積以及顆粒形貌等均直接影響到磁性橡膠的磁性能與物理化 學(xué)，根據(jù)綜合性能選擇合適的磁粉，是木項(xiàng)目的關(guān)鍵。一般情況下，磁粉 添加量越大，磁性越強(qiáng)，但機(jī)械性能會(huì)變差，必須并對(duì)其添加量進(jìn)行有效 的控制。對(duì)于橡膠的選擇，一般單一的橡膠品種難以滿足各方面的要求， 所以選擇了 nr/nbr復(fù)合橡膠作為基體并加入其它的配合劑，獲得最合 適的配方是本項(xiàng)目需要解決的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。（2）磁粉與橡膠基體的相容性。由于磁粉是親水性的，而橡膠是親油性的，因 此，改善磁粉與橡膠的相容性，通過(guò)對(duì)磁粉改性使其均勻分散于橡

21、膠基體 屮，是本申請(qǐng)項(xiàng)目需解決的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。磁粉與橡膠的相容性決定了 磁粉在橡膠基體中的分散均勻性程度以及磁粉可填充量大小，磁粉的分散 均勻性對(duì)磁性橡膠的性能影響很人。在磁粉的平均粒度人小、粒度分布與 比表面積控制在一定的范圍前提下，可以通過(guò)加入偶聯(lián)劑、固化劑和環(huán)氧 樹(shù)脂配成的改性劑對(duì)磁粉進(jìn)行表面改性處理來(lái)改善磁粉與橡膠的相容性。3、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)（1）研究磁粉表面改性對(duì)磁粉與橡膠相容性的影響是本課題組的首創(chuàng)工作，在 磁粉的平均粒度大小、粒度分布與比表面積控制在一定的范圍前提下，通 過(guò)加入偶聯(lián)劑、i古i化劑和環(huán)氧樹(shù)脂配成特制的改性劑對(duì)磁粉進(jìn)行表面改性 處理，來(lái)改善磁粉與橡膠的相容性。（2）對(duì)于

22、橡膠的選擇，由于單一的橡膠品種難以滿足性能要求，我們選擇了天 然橡膠（nr）與丁睛橡膠（nbr）復(fù)合作為基體，再加入相應(yīng)的配合劑, 在此基礎(chǔ)上發(fā)展改性磁粉一nr/nbr橡膠復(fù)合新工藝，無(wú)論在技術(shù)還是原 理上都是在磁性橡膠領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新。（四）項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)（主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、社會(huì)效益、技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景 以及獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況）本課題將開(kāi)發(fā)出新的改性磁粉一nr/nbr橡膠復(fù)合技術(shù)，基于該技術(shù)制備岀 具有高阻尼系數(shù)的新型高性能磁性橡膠，解決高阻尼磁性橡膠制備屮的關(guān)鍵技術(shù) 問(wèn)題，并認(rèn)識(shí)所制備磁性橡膠的力學(xué)性能、磁性能、溫度穩(wěn)定性、顯微組織與成 分配方和制備工藝的關(guān)系。成果形式包括發(fā)明專利、新技

23、術(shù)、新工藝、材料樣品 和論文等。主要技術(shù).經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：1. 阻尼系數(shù)0.25；2. 磁性能：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度300gs,磁能積0.65mgsoe,矯頑力7000e；3. 拉伸強(qiáng)度：12.5mpa；4. 斷裂伸長(zhǎng)率：450%主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。在國(guó)內(nèi)首次制備出同時(shí)達(dá)到上述力學(xué)性能和磁性能指標(biāo)的磁性橡膠。課題 完成并投產(chǎn)后，年產(chǎn)值增加1000萬(wàn)元以上，年增利稅150萬(wàn)元以上。供應(yīng)用戶 試用，滿足用戶使用要求。可獲得專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)及人才培養(yǎng)情況如下：基于改性納米磁粉一nr/nbr橡膠復(fù)合技術(shù)制備綜合性能優(yōu)異的高阻尼特 性新型磁性橡膠技術(shù)，形成我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)：磁粉表面改性增進(jìn)其與橡膠基體相容

24、性方面，獲得發(fā)明專利1項(xiàng)以上；高阻尼特性新型磁性橡膠制備技術(shù)，獲得發(fā)明專利1項(xiàng)以上；在sci或ei收錄刊物上發(fā)表論文5篇以上。鍛煉和培養(yǎng)一支以博士為主的科技隊(duì)伍，為研究工作的持續(xù)深入打下基 礎(chǔ)。預(yù)計(jì)培養(yǎng)博士后1名、博士生4名、碩士生4名。技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景如下：在民用領(lǐng)域，磁性橡膠有著廣闊的應(yīng)用前景，目前己應(yīng)用于包括家電、h用 品、工業(yè)品以及電子等各類高科技術(shù)領(lǐng)域中，利用磁性橡膠的吸力，可用作密封 件、金屬分選、磁性標(biāo)記板，防噪音材料等；利用其磁性特點(diǎn)，可應(yīng)用于檢測(cè)計(jì) 量用部件、收錄咅機(jī)、唱機(jī)耳機(jī)、揚(yáng)聲器部件，醫(yī)療器械等；在仿生學(xué)中，磁性 橡膠被提出可用于作為人工肌肉；磁性橡膠還被研究用于無(wú)

25、內(nèi)胎汽車輪胎和智能 型輪胎胎側(cè)扭力測(cè)量裝置，因此有著廣闊的應(yīng)用前景。高阻尼特性磁性橡膠獨(dú)特的性質(zhì)決定了其在減震材料領(lǐng)域會(huì)有更廣闊的應(yīng) 用前景。磁性橡膠融合了空膠阻尼、彈性阻尼與磁阻尼三方面的作用，將具有顯 著的阻尼效應(yīng)，減震效果可大大提高，作為一種高效減震材料將是未來(lái)的一個(gè)重 要發(fā)展趨勢(shì)。目前磁性橡膠利用其高阻尼特性已經(jīng)在國(guó)外新型車輛上得到了運(yùn) 用，為磁性橡膠在減震領(lǐng)域應(yīng)用與研制提供了理論依據(jù)。在我國(guó)，磁性橡膠作為 減震使用還處于發(fā)展的相對(duì)滯后的狀態(tài)，這與國(guó)內(nèi)目前已研制并申請(qǐng)專利的磁性 橡膠綜合性能與國(guó)外同類產(chǎn)品有一定差距也相關(guān)。具有高阻尼特性新型磁性橡膠 開(kāi)發(fā)成功以后，國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外的市場(chǎng)前景

26、都非常好。隨著磁性橡膠的不斷研發(fā)與 性能的提高，高阻尼特性磁性橡膠作為-種良好的減震材料在軍用領(lǐng)域中也倍受 矚目。因此，木項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景極為廣闊。項(xiàng)目研究中選用鎖鐵氧體磁 粉具有綜合磁性能優(yōu)異與原料便宜的優(yōu)點(diǎn)，降低了高阻尼磁性橡膠磁體的生產(chǎn)成 木，nr/nbr復(fù)合橡膠基體在合適的配方下不僅滿足性能要求還具有易加工性能 好特點(diǎn)，有利于開(kāi)展大批量工業(yè)生產(chǎn)。預(yù)計(jì)高阻尼特性新型磁性橡膠材料將占據(jù) 世界磁性橡膠越來(lái)越大的市場(chǎng)份額，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品有望走向國(guó)際市場(chǎng)。(五) 項(xiàng)目實(shí)施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解1、項(xiàng)目擬采取的技術(shù)路線下圖所示：丁臘橡膠配合齊！配合劑塑煉塑煉混煉壓延成型混煉充磁

27、硫化劑硫化成型配方與工藝參數(shù)優(yōu)化天然橡膠磁粉與基休相容性研究磁性能與力學(xué)性能試驗(yàn)溫度特性研究綜合性能好的磁性橡膠批量牛產(chǎn) 圖1本項(xiàng)目擬采取的技術(shù)路線圖2、項(xiàng)目實(shí)施方案：(1 )磁粉的表面改性研究。將鎖鐵氧體與錢鐵硼磁粉作為高阻尼特性新型磁性 橡膠用備選磁粉，分別對(duì)這兩種磁粉作對(duì)比研究。結(jié)合物理機(jī)械攪拌法與 化學(xué)法對(duì)磁粉進(jìn)行表而改性，改性劑是由一定配比的偶聯(lián)劑、固化劑與環(huán) 氧樹(shù)脂組成。研究改性劑配方及添加量、偶聯(lián)處理溫度等對(duì)磁粉改性效果 的影響，獲得最佳的改性劑配方與偶聯(lián)溫度；(2) 磁性橡膠的配方設(shè)計(jì)和研究。根據(jù)綜合性能指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)磁粉的添加量、 天然橡膠(nr)與丁膳橡膠(nbr)的配比以

28、及各種配合劑的配方，研 究磁粉添加量、nr/nbr配比及配合劑配方對(duì)磁性橡膠磁性能與力學(xué)性能 的影響，獲得綜合性能最佳的磁性橡膠配方。(3) 磁性橡膠的工藝設(shè)計(jì)。nr、nbr生膠料經(jīng)塑煉后分別加入配合劑進(jìn)行混 煉，研究混煉溫度與時(shí)間對(duì)磁性橡膠性能的影響；加入表面改性過(guò)的磁粉 與nr、nbr-起混煉均勻后進(jìn)行壓延成型，研究壓延轆溫與轆速的影響; 在大于1.5t磁場(chǎng)強(qiáng)度下充磁，然后在真空平板硫化機(jī)硫化成型，構(gòu)成硫化 工藝的主要因素是壓力、溫度和時(shí)間。通過(guò)對(duì)各個(gè)工藝步驟中工藝參數(shù)的 影響進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝參數(shù)。(4) 分析表征與性能測(cè)試。用激光粒度分析儀檢測(cè)磁粉的粒度分布情況，在 sem下觀察磁粉在

29、基體中的分散及結(jié)合狀況;測(cè)量制樣的拉伸強(qiáng)度與斷裂 伸長(zhǎng)率、平均密度、邵氏硬度、阻尼系數(shù)、重載荷下的抗疲勞損傷性等力 學(xué)性能。測(cè)量磁性能參數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力與最大磁能積等磁性能。分 析磁粉與橡膠的配比以及工藝過(guò)程對(duì)力學(xué)性能與磁性能的影響，根據(jù)測(cè)試 結(jié)果不斷調(diào)整配方和優(yōu)化工藝參數(shù)。(5) 高阻尼特性磁性橡膠的制備。分析磁性橡膠樣品的磁粉在基體中的分散性 及性能與磁性橡膠配方、制備工藝的關(guān)系，優(yōu)化磁粉與橡膠基體配方設(shè)計(jì), 優(yōu)化磁性橡膠制備工藝，生產(chǎn)達(dá)到本課題技術(shù)指標(biāo)的磁性橡膠材料。并在 合作企業(yè)進(jìn)行中試研究，不斷改進(jìn)制備工藝，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)具備優(yōu)界綜合 性能磁性橡膠產(chǎn)品的同吋，爭(zhēng)取降低生產(chǎn)成本。3、

30、可行性分析上述研究方法、技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)方案，具有先進(jìn)性。課題組對(duì)磁性橡膠的研 究與生產(chǎn)已有充分的技術(shù)保障，多次與合作企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)橡塑磁產(chǎn)品，并為 其工藝改進(jìn)提供技術(shù)指導(dǎo)。在課題組的前期研究基礎(chǔ)上，通過(guò)改善磁粉與橡膠基 體的相容性、優(yōu)化配方與牛產(chǎn)工藝，有把握開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)異的高阻尼特性新型 磁性橡膠，實(shí)現(xiàn)本課題目標(biāo)。4、組織方式與課題分解本項(xiàng)目由申請(qǐng)單位和我省磁性材料行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合成立項(xiàng)目組，組成產(chǎn) 學(xué)研聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?；诒砻娓男约{米磁粉與nr/nbr橡膠復(fù) 合制備高阻尼特性新型磁性橡膠，研究磁粉與基體相容性、力學(xué)性能和磁性能、 溫度穩(wěn)定性與成分配方和制備工藝的關(guān)系，由中請(qǐng)單

31、位為主承擔(dān)。解決高阻尼磁 性橡膠在中試和生產(chǎn)中的主要工藝、技術(shù)等問(wèn)題，以合作企業(yè)為主承擔(dān)。（六）計(jì)劃進(jìn)度安排2010年1月2010年12月：對(duì)磁粉進(jìn)行表面改性研究；進(jìn)行磁性橡膠配 方設(shè)計(jì)；進(jìn)行磁粉與基體相容性研究，確定最佳的磁粉含量；優(yōu)化磁性橡膠生產(chǎn) 工藝。對(duì)不同條件下制備的樣品進(jìn)行微觀分析和磁性能、力學(xué)性能測(cè)定，分別研 究磁粉含量、nr/nbr配比及各工藝參數(shù)對(duì)磁性能與力學(xué)性能的影響關(guān)系。完成 實(shí)驗(yàn)室研究。2011年1月2011年8月：中試試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果，在合作企業(yè) 進(jìn)行批量產(chǎn)品試制工作。不斷優(yōu)化磁粉、橡膠配比與其它添加劑配方設(shè)計(jì)，優(yōu)化 磁性橡膠制備工藝，制備達(dá)到本課題技術(shù)指標(biāo)的高

32、阻尼特性新型磁性橡膠。同時(shí) 中請(qǐng)專利，獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。2011年9月2011年12月：進(jìn)一步優(yōu)化工藝，降低生產(chǎn)成本。進(jìn)行產(chǎn)品 性能的權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)。撰寫項(xiàng)目研究報(bào)告及技術(shù)總結(jié)報(bào)告，準(zhǔn)備鑒定資料。（七）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件k現(xiàn)有工作基礎(chǔ)近年來(lái)，本項(xiàng)目組在應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化研究中，與浙江省和我國(guó)代表性磁性材料 生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了卓有成效的合作，建立了多家研發(fā)中心及中試基地，形成了一-系 列的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并為合作企業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在磁性橡膠材料領(lǐng)域，已 有研究成果和發(fā)現(xiàn)包括：（1）受我省知名磁性材料企業(yè)委托，木課題組于2008年1月12月完成育接 相關(guān)項(xiàng)目電機(jī)用高性能橡膠磁條開(kāi)發(fā)，對(duì)該產(chǎn)品從配方到生產(chǎn)工藝

33、進(jìn)行了 深入研究，在此基礎(chǔ)上形成了新的生產(chǎn)工藝規(guī)范，還獲得了系列重要理論發(fā) 現(xiàn)。（2）發(fā)現(xiàn)磁性橡膠的磁性取決于磁粉的種類和添加量。磁粉用量越大，磁性 越強(qiáng)，而物理機(jī)械性能越差，磁粉顆粒尺寸、形狀和均勻性對(duì)物理和機(jī)械性 能影響很大。（3）發(fā)現(xiàn)鐵氧體磁粉磁性橡膠密度較低，但磁性較差。鐵鐵氧體磁粉制造的 磁性橡膠物理機(jī)械性能差，拉斷伸長(zhǎng)率、強(qiáng)度低、拉斷永久變形大；鉆鐵氧 體磁粉制造的磁性橡膠，磁性與物理機(jī)械性能均好。而用頓鐵氧體磁粉制造 的磁性橡膠，磁性較差，但綜合性能較好。發(fā)現(xiàn)基于納米復(fù)相稀土永磁的橡 膠磁體具有良好發(fā)展前景。（4）發(fā)現(xiàn)多種橡膠均可制造磁性橡膠，磁性與橡膠類型關(guān)系不大，天然橡膠 易

34、于加工，填充磁粉量較大。配合劑選用硫黃、促進(jìn)劑為硫化體系，碩脂酸 和氧化鋅為活性劑，加入少量的防老劑。丁月青橡膠分子結(jié)構(gòu)中帶側(cè)基團(tuán)，加 大分子間的內(nèi)摩擦，可提高阻尼性能，另外適當(dāng)提高硫化溫度，或延長(zhǎng)硫化 時(shí)間，提高硫化密度，能有效提高交聯(lián)密度，從而提高阻尼性能。（5）發(fā)現(xiàn)對(duì)親水性的磁粉和親油性的橡膠進(jìn)行界面修飾和改性極為關(guān)鍵。練 膠時(shí)間不能太長(zhǎng)，活性高的填充材料有助于提高阻尼性能。硫化前充磁，因 為橡膠未發(fā)生交聯(lián)，利于磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)；硫化后充磁易于操作，但橡膠的網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)不利于充磁。(6) 本項(xiàng)目組首創(chuàng)了一種利用鐵磁性材料和弱磁材料對(duì)外磁場(chǎng)的不同磁響應(yīng) 制備功能梯度材料的新方法。截至2008年，未發(fā)

35、現(xiàn)國(guó)內(nèi)外有本課題組以外的 其它相關(guān)報(bào)道。(7) 己研究了材料中成分(組織結(jié)構(gòu))分布的預(yù)測(cè)、控制和樣品制備工藝，包 括復(fù)合漿料制備及其在磁場(chǎng)屮的粘度特性，主要工藝參數(shù)對(duì)成分梯度和樣品 質(zhì)量的影響，梯度材料樣品致密度、顯微結(jié)構(gòu)、硬度分布等。進(jìn)行了成分分 布與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)梯度、磁性粒子相互作用、磁性粒子濃度和非磁性粒子 濃度等因素的memo carlo模擬。近5年來(lái)授權(quán)或公開(kāi)的與本課題相關(guān)發(fā)明專利如下：1、一種納米添加氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體材料及其制備方法，專利號(hào)：200710160240.8, 2009年2、高耐腐蝕性燒結(jié)錢鐵硼的制備方法，專利號(hào)：200610053144.9, 2009年3、納米銅

36、改性制備高矯頑力、高耐腐蝕性磁體方法，專利號(hào)：200710068486.2, 2009年4、堿性化學(xué)鍍鐮復(fù)合光亮劑及其使用方法，專利號(hào)：200610050250.1, 2009 年5、富稀土相的納米鈦粉改性制備高矯頑力稀土永磁方法，專利號(hào)：200710069227.1, 2009年6、一種提高枚鐵硼永磁體表面化學(xué)鍍層結(jié)合力的方法，專利號(hào)：200610050677.1, 2008年7、酸性化學(xué)鍍銀復(fù)合光亮劑及其使用方法,專利號(hào):zl 200510050612.2, 2008年8、錢鐵硼磁性材料表面除油去污清洗劑及使用方法，專利號(hào)：zl 200610050248.4, 2008年9、一種燒結(jié)錢:鐵

37、硼的制備方法，專利號(hào)：zl200510049962.7, 2007年10、高飽和磁通密度、低損耗鐳鋅鐵氧體材料制備方法，專利號(hào)：zl200510060285.9, 2007年11、氫化熱處理法制備高性能雙相稀土永磁材料的制備方法，專利號(hào)：zl 20031 0108666.0, 2006年授權(quán)12、低溫度系數(shù)、低損耗和高飽和磁通密度鐵氧體材料制備方法，專利號(hào)： zl200410053950.7, 2006年授權(quán)13、低損耗、低溫度系數(shù)和高磁導(dǎo)率鐵氧體材料制備方法，專利號(hào)：zl200410053951.1, 2006年14、電磁閥用封頭材料及其制備方法，專利號(hào)：zl200410025651.2,

38、2006年 授權(quán)15、靜磁場(chǎng)中功能梯度材料凝膠注模制備方法，專利號(hào)：zl03116449.8, 2005 年授權(quán)16、靜磁場(chǎng)中功能梯度材料壓濾成型制備方法，專利號(hào)：zl03116138.3, 2005 年授權(quán)17、采用流延成型法制備功能梯度材料的方法，專利號(hào)：zl03129141.4, 2005 年授權(quán)18、高性能雙相稀土永磁材料及其制備方法，專利號(hào)：zl02111603.2, 2004 年授權(quán)19、納米復(fù)相(fe3b, a-fe) /nd2fe14b磁性材料制備方法,專利號(hào)：zl 02136137.1, 2004年20、靜磁場(chǎng)中功能梯度材料注漿成型制備方法，專利號(hào)：zl03115573.1,

39、 2004 年授權(quán)近5年來(lái)發(fā)表的與本課題相關(guān)論文如下(列20篇，其余略)：1、stress influences on magnetization and magnetostriction in magnetically annealed tbo.36dyo.64(feo.85coo. 15)2 polycrystals, j. appl phys., 105, 9 (2009): 093915-1-42 enhanced youngs moduli and damping capacity in magnetically annealed tb().36dy().64(fe().85co()

40、.i5)2 polycrystals, j. phys. d: appl phys., 42,12 (2009) 1250043> electroless ni-co-p coatings on sintered nd-fe-b magnets with improved corrosion resistance, adv. mater. res., 75(2009) 53-564、improved magnetostriction in cold-rolled and annealed mn5()fe5()alloy, scripta mater., 61,4 (2009) 427-4

41、305> microstructures of ni-zro? functionally graded materials fabricated via slip casting under gradient magnetic fields, j. alloy. compd., 459, 1-2(2008) 447-4516 preparation of coatings with high adhesion strength and high corrosion resistance on sintered nd-fe-b magnets through electroless pla

42、ting, mater. chem. phys., 117,2-3, (2009) 764-7677> effect of sich nanopowders on magnetic properties and corrosion resistance of sintered nd-fe-b magnets, j. magn. magn. mater., 321,5, (2009) 392-3958、two-dimensional monte carlo simulations of structures of a suspension comprised of magnetic and

43、 nonmagnetic particles in uniform magnetic fields, j. magn. magn. mater., 321,9, (2009) 1221-12269、effects of yb* on the corrosion resistance and deposition rate of electroless ni-pdeposits, appl. surf. sci., 255,5, (2008)2176-217910、effects of cu nanopowders addition on magnetic properties and coit

44、osion resistance of sintered nd-fe-b magnets, physica b: condensed matter, 403，23-24, (2008)4182-418511、the evolution of microstructure and magnetic properties of fe-si-al powders prepared through melt-spinning, script. mater., 5&4 (2008) 243-24612> microstructure and magnetic properties of n

45、anocrystalline co-doped sendust alloys prepared by melt spinning, j. alloy. compd., 459, 1-2(2008) 447-45113、 structure and magnetic properties of magnetostrictive compounds tbo.36dyo.64(fe0.85co0.i5)2-xbx (0 < x < 0.15), j. magn. magn. mater., 320, 19 (2008) 2368-237214 improved microhardness

46、 and wear resistance of the as-deposited electroless ni-p coating, surf. coat. tech., 202, 24 (2008) 5909-591315> co substitution effect on magnetic properties of magnetostrictive compounds tbo.36dyo.64(fe(|.x)cox)2 (0 < x < 0.30), physica b: condensed matter, 403, 19-20, (2008) 3677-368116

47、> production for high thermal stability ndfeb magnets, j. magn. magn. mater., 320, 8 (2008) 1427-143017 enhanced photoelectrochemical response of a composite titania thin film with single-crystalline rutile nanorods embedded in anatase aggregates, j. phys. chem. c, 112,49 (2008) 19484-1949218 pho

48、tocatalytic and photoelectrocatalytic degradation of aqueous rhodamine b by low-temperature deposited anatase thin films, mate匚 chem. phys.，112, 2 (2008) 510-51519、effects of nd and b contents on the thermal stability of nanocomposite (nd, zr) 2fei4b/a-fe magnets, mater. sci. & eng. b, 150, 1, (2008) 778220、dif