磁性橡胶的生产工艺技术和应用

武可迁

     磁性橡胶是一种新型的橡胶复合材料。由于它既有刚性磁体的磁性能，又具有橡胶的柔弹性，在现代社会中，广泛应用在制造磁性密封配件，如人们日常使用的冰箱门密封，以及需要密封的汽车车窗或其它建筑物门窗密封，以及在计算机领域中，以磁性橡胶加工成橡胶磁钢，具有质量轻，均一性好，其效果比传统的烧结磁钢要优越。磁性橡胶还能根据需要，结合选用阻尼性能好的橡胶，和不同配合剂，制造出高阻尼磁性橡胶，应用于航空航天，军工及民用减震方面。在医疗保健方面，磁性橡胶也应用广泛，如加工成磁性鞋垫，腰帶等保健用品。由于磁性橡胶的特殊兼顾性能，在各个领域中，应用越来越广泛。
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/ T" v' \+ r% R     顾名思义，磁性橡胶是具有磁性功能的高分子橡胶材料。但所具有的磁性，基本与橡胶无关。而是加入橡胶中的磁性物质赋予橡胶制品的磁性特殊功能。众所周知，磁性物质在外磁场的作用下，会有多种不同的磁性表现，如铁磁性，反铁磁性，抗磁性，顺磁性和亚铁磁性。其中铁磁性和和亚铁磁性物质，可列为強磁物质，其它则属弱磁性范畴。具有工业使用价值的一般均采用強磁性物质。按其特征和用途，強磁中又可分为软磁和硬磁及永久性磁性料。［软磁物质是加上电流加磁，等电流撤去，会慢慢失去磁性，软磁物质的剩磁和矫顽力都很小，即磁滞回线窄；硬磁物质，当外磁场撒去后，各磁畴的方向，仍能很好保持一致，剩磁较大，不易去磁，磁化后能较长时期保持磁性；而永久性磁铁是加上強磁，使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列。其实，所谓永久磁铁物质，也不是真的做到真的永久，因为内部热运动，会导致磁筹重新排除而逐渐去磁性，相对来说，永久磁铁失去磁性时间会长很多，实际能达到八至十年。

% t* v$ t+ `9 ]5 W; r1 |) `     磁性橡胶在配方设计选用胶种上，由于与磁性不涉及，因此不论是天然橡胶系列还是合成橡胶系列，单用或并用，都可作为磁性橡胶基材。但是在设计时，还要顾及磁性橡胶胶料中混入大量填料磁粉分散均匀性以及制品其它的物理性能，如屈挠性以及使用工况及制造流程中工艺性能。如果需要设计高阻尼磁性橡胶制品，则在选用阻尼胶种及阻尼配合剂方面多重考虑。
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    基于橡胶自身不帶磁性，要以加入胶中的磁粉原材料的性能决定磁性橡胶的磁性能，表征材料磁性能的参数，如磁化強度，矫顽磁力，磁致伸缩等。如按磁粉化学成份分类，可分为金属磁粉和铁氧体磁粉两大类。要制造磁性橡胶，必须选用能夠在磁场下显示磁性，退除磁场后，仍能夠保留磁性，而对胶料能容易混容的磁性材料，所以说不是所有磁性物质都能加入胶中作磁性配合剂。磁性橡胶用的磁粉，一般都选用铁钴粉和铁氧体磁粉。要选用经过加工过的，由不显示各向异性的多晶体变成各向异性的单晶体，并使橡胶中非定向状态的单晶体粒子在強磁场作用下，在胶中产生定向排列，使制造出的产品在一定的方向显示磁性。适合橡胶用的，如制造软磁性橡胶一般选用磁粉细，且均匀，粒径在100um，比表面积在0。14－0。50m2／g；制造硬磁性橡胶，一般选用钡铁氧体，锶铁氧体，铁钴氧体和铁铁氧体。其中以铁钴氧体磁粉最细，磁性能最強，物理机械性能也好，但其保磁性及热稳定性欠佳，且价格较贵，应用不广，而钡铁氧体和锶铁氧体，虽然在磁性能上比铁钴氧体稍逊，但其综合性能好，且货源易得，价格适中，适用于制造普通磁性橡胶制品。
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    磁性橡胶制品的加工工艺与一般橡胶制品加工工艺大体相同，不同的是加磁粉和充磁工艺。但说起来容易做起来难。即加入胶中大量磁粉［是干胶配比的十多倍］，磁粉必须均匀分布于橡胶中，否则会影响磁性橡胶力学性熊，科技人员不断研发磁粉加入胶中方法，如机械加入法［橡胶混炼方法加入］溶［乳］液加入法，即将橡胶加工成溶液或乳液状，将磁粉均匀分散其中，还有反应法，就是釆用帶有活性端基的低分子量液体橡胶与磁粉混合，再通过端基发生反应生成大分子的过程。以上三种方法各有特点，机械加入法操作简单，但对于规格较小的磁粉，有些难度，溶［乳］液法，效果好，但工艺复杂，反应法效果最好，但操作不易控制。中小橡胶企业制造磁性橡胶制品仍以机械混炼加入磁粉法比较适用。磁性橡胶制品的加工工艺，如以机械加入法为例，分为常规橡胶制品成型工艺，和特别充磁工艺。在生产前应对外购磁粉进行处理，如使用铁氧体磁粉，由于它是极性分子，属于亲水性物质，在运输和贮存过程中，极易吸附空气中水分，导致影响磁性橡胶制品性能，所以磁粉在使用前应作烘干处理。为了增加橡胶和磁粉等填充剂的亲和性，和提高胶料填充率，在磁性橡胶配方中，应加入适量的钛酸酯偶联剂，它还可以改善磁性胶料流动性。机械加入法，一般流程为：生胶，磁粉，各种配合剂进行常规混炼［有的生胶要先行塑炼］－出片－，预成型－硫化，－修整－半成品检验－充磁［或硫化前充磁］－终检－入库。在充磁工艺中，充磁要求磁场強度大于10000GS，充磁时间不少于20分钟，充磁方法有制品硫化前充磁，此时橡胶分子尚未发生交联，磁粉的磁畴，磁矩方向转为外磁场的方向不受橡胶网状结构的限制。还有釆用制品硫化后充磁，虽然橡胶分子己形成网状结构，对充磁有些不利，但在很大的磁场強度下，对己硫化成型制品充磁，易于操作。通常都采用制品硫化后再充磁。充磁常采用平面充磁，同时可以通过调整磁条在充磁板上的位置，来调整超前角度。为了使磁性橡胶的磁性能足夠強，首先要求充磁磁场要强，一般要达到材料矫顽磁力的5倍以上，便可使橡胶的磁性达到饱和；其次是优化磁路，使磁路的磁阻最小，减少磁漏，这样可使最大限度的磁力线通过永磁体。

2 I2 D3 Z" |$ y' f7 ?     随着磁性橡胶在各个领域的应用，市场前景广阔。如在铁路运输系统应用中，以磁性橡胶材料与金属或其它刚性材料复合的减震材料可以借磁性吸力贴附在铁轨旁侧和铁路桥的腹板或钢梁上，起到降低振动和噪声的作用。这种磁性复合材料，是由磁性橡胶层和约束层层压而成的约束型減震材料，其磁性橡胶层釆用丁基合成橡胶填充铁氧体后，作充磁磁化处理作为基质弹性体，再与约束层镀锌钢板通过黏结成为复合体，施工时，利用磁性吸力固定于钢质振动体上，由于它是通过磁性橡胶层的磁性吸力固着在钢质振动体上，因而会随着振动体的振动而抖动，这样，掁动能一部份隨着橡胶变形而转化为橡胶的内能，一部份因磁性橡胶层－振动体界面上的摩擦而转化为热能，从而达到协同減振效果。由于施工方便，把材料贴附于铁路路轨的傍侧，或铁路桥的腹板或钢梁上，故非常适合于常态正在运营的路段的減震，降噪的改造项目。
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    磁性橡胶的发展历程不长，研发和形成工业化生产，始于上世纪九十年代。隨着社会的科学进步与发展需求，磁性橡胶在各领域应用越来越广泛，生产工艺也在不断改善和创新，在橡胶科技人员共同努力下，相信在不久将来，会有质的飞跃！［应蓝胖楼主指示而写，不当之处多包涵和指正］

胶大

辛苦了，磁性橡胶在电冰箱密封条用得多。

dingke

武老辛苦啦

fzs蓝胖胖

谢武老，武老辛苦了！

lui132

武老辛苦了！