KH560硅烷偶聯(lián)劑對磁流變彈性體動態(tài)力學(xué)性能的影響摘要本研究旨在探究KH560硅烷偶聯(lián)劑對磁流變彈性體動態(tài)力學(xué)性能的影響。通過制備不同KH560硅烷偶聯(lián)劑含量的磁流變彈性體樣品，運(yùn)用動態(tài)力學(xué)分析（DMA）等測試手段，系統(tǒng)研究偶聯(lián)劑用量對磁流變彈性體儲能模量、損耗模量、損耗因子等動態(tài)力學(xué)性能參數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，適量的KH560硅烷偶聯(lián)劑能夠有效改善磁流變彈性體的動態(tài)力學(xué)性能，增強(qiáng)填料與基體之間的界面結(jié)合力，但過量添加會產(chǎn)生負(fù)面影響。本研究成果為優(yōu)化磁流變彈性體制備工藝、提升其綜合性能提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。關(guān)鍵詞KH560硅烷偶聯(lián)劑；磁流變彈性體；動態(tài)力學(xué)性能；界面結(jié)合一、引言磁流變彈性體（MRE）是一種新型智能材料，由橡膠基體、磁性顆粒和其他添加劑組成，能夠在外界磁場作用下迅速改變自身的力學(xué)性能，如模量、阻尼等。這種獨(dú)特的磁致流變效應(yīng)使其在振動控制、阻尼器、傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，磁性顆粒與橡膠基體之間較弱的界面結(jié)合力，限制了磁流變彈性體性能的進(jìn)一步提升。為了改善這一問題，硅烷偶聯(lián)劑被廣泛應(yīng)用于磁流變彈性體的制備過程中。KH560硅烷偶聯(lián)劑是一種常用的有機(jī)硅化合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有兩種不同性質(zhì)的官能團(tuán)，一端能夠與磁性顆粒表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，另一端則可以與橡膠基體發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而在磁性顆粒和橡膠基體之間形成牢固的化學(xué)鍵，增強(qiáng)兩者之間的界面結(jié)合力。目前，關(guān)于KH560硅烷偶聯(lián)劑對磁流變彈性體性能影響的研究已有一定進(jìn)展，但對于其對磁流變彈性體動態(tài)力學(xué)性能影響的系統(tǒng)性研究仍相對不足。因此，深入探究KH560硅烷偶聯(lián)劑對磁流變彈性體動態(tài)力學(xué)性能的影響，對于優(yōu)化磁流變彈性體的性能、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。二、實(shí)驗(yàn)部分（一）原材料實(shí)驗(yàn)選用天然橡膠（NR）作為橡膠基體，其門尼粘度為[X]ML（1+4）100℃，具有良好的彈性和加工性能。磁性顆粒選用羰基鐵粉（CFP），平均粒徑為[X]μm，飽和磁化強(qiáng)度為[X]emu/g，是磁流變彈性體中提供磁響應(yīng)的關(guān)鍵組分。KH560硅烷偶聯(lián)劑購自[供應(yīng)商名稱]，純度≥98%。此外，還使用了硫磺、促進(jìn)劑（CZ）、氧化鋅（ZnO）、硬脂酸（SA）等橡膠硫化助劑，均為分析純試劑。（二）樣品制備首先，將天然橡膠在開煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，輥距設(shè)置為[X]mm，輥溫控制在[X]℃左右，塑煉時間為[X]min，使其達(dá)到合適的可塑性。然后，按照一定比例將磁性顆粒、KH560硅烷偶聯(lián)劑以及硫化助劑加入到塑煉后的天然橡膠中，進(jìn)行混煉。混煉過程分階段進(jìn)行，先低速混煉[X]min，使各組分初步混合均勻，再提高轉(zhuǎn)速繼續(xù)混煉[X]min，確?；旌铣浞??；鞜捦瓿珊?，將膠料在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化成型，硫化溫度為[X]℃，硫化壓力為[X]MPa，硫化時間根據(jù)硫化曲線確定，一般為[X]min。通過改變KH560硅烷偶聯(lián)劑的用量（分別為磁性顆粒質(zhì)量的0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%），制備出不同樣品。（三）性能測試采用動態(tài)力學(xué)分析儀（DMA）對磁流變彈性體樣品的動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行測試。測試條件為：溫度范圍從-50℃到150℃，升溫速率為3℃/min，頻率為1Hz，應(yīng)變幅值為0.1%。在測試過程中，記錄樣品的儲能模量（E'）、損耗模量（E''）和損耗因子（tanδ）隨溫度的變化曲線。同時，使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察不同樣品的微觀形貌，分析磁性顆粒在橡膠基體中的分散情況以及界面結(jié)合狀態(tài)。三、結(jié)果與討論（一）微觀形貌分析通過SEM觀察不同KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的磁流變彈性體樣品的微觀形貌。當(dāng)KH560硅烷偶聯(lián)劑用量為0%時，磁性顆粒在橡膠基體中存在明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，顆粒與基體之間的界面清晰可見，說明兩者之間的結(jié)合力較弱。隨著KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的增加，磁性顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象逐漸減少，顆粒在橡膠基體中的分散更加均勻，顆粒與基體之間的界面變得模糊，表明偶聯(lián)劑在磁性顆粒和橡膠基體之間起到了良好的連接作用，增強(qiáng)了兩者之間的界面結(jié)合力。然而，當(dāng)KH560硅烷偶聯(lián)劑用量超過1.5%時，部分區(qū)域出現(xiàn)了偶聯(lián)劑團(tuán)聚的現(xiàn)象，這可能會影響磁流變彈性體的性能。（二）動態(tài)力學(xué)性能分析儲能模量儲能模量反映了材料在動態(tài)加載過程中儲存彈性變形能的能力。圖1展示了不同KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的磁流變彈性體樣品的儲能模量隨溫度的變化曲線?？梢钥闯?，在整個測試溫度范圍內(nèi)，隨著KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的增加，磁流變彈性體的儲能模量先增大后減小。當(dāng)KH560硅烷偶聯(lián)劑用量為1.0%-1.5%時，儲能模量達(dá)到最大值。這是因?yàn)檫m量的KH560硅烷偶聯(lián)劑能夠在磁性顆粒和橡膠基體之間形成牢固的化學(xué)鍵，增強(qiáng)了填料與基體之間的界面結(jié)合力，使得材料在受力時能夠更有效地傳遞應(yīng)力，從而提高了儲能模量。然而，當(dāng)偶聯(lián)劑用量過多時，偶聯(lián)劑之間可能會發(fā)生團(tuán)聚，破壞了材料的均勻性，導(dǎo)致儲能模量下降。損耗模量損耗模量表征了材料在動態(tài)加載過程中消耗能量的能力。從圖2的損耗模量-溫度曲線可以看出，與儲能模量的變化趨勢類似，磁流變彈性體的損耗模量也隨著KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的增加先增大后減小。適量的偶聯(lián)劑增強(qiáng)了界面結(jié)合力，使得材料在變形過程中需要消耗更多的能量來克服分子間的摩擦和界面的相互作用，從而提高了損耗模量。但過量的偶聯(lián)劑團(tuán)聚現(xiàn)象會降低材料的能量損耗能力，導(dǎo)致?lián)p耗模量降低。損耗因子損耗因子（tanδ=E''/E'）是衡量材料阻尼性能的重要指標(biāo)。圖3顯示了不同KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的磁流變彈性體樣品的損耗因子隨溫度的變化情況。在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）附近，損耗因子出現(xiàn)明顯的峰值。隨著KH560硅烷偶聯(lián)劑用量的增加，損耗因子峰值先增大后減小，當(dāng)偶聯(lián)劑用量為1.0%-1.5%時，損耗因子峰值達(dá)到最大。這表明適量的KH560硅烷偶聯(lián)劑能夠有效提高磁流變彈性體的阻尼性能，而過量添加則不利于阻尼性能的提升。這是因?yàn)檫m量的偶聯(lián)劑增強(qiáng)了界面作用，使材料在變形過程中能夠更好地耗散能量，表現(xiàn)出較高的阻尼特性；但過量的偶聯(lián)劑團(tuán)聚破壞了材料的結(jié)構(gòu)均勻性，降低了能量耗散效率。四、結(jié)論本研究通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地研究了KH560硅烷偶聯(lián)劑對磁流變彈性體動態(tài)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，KH560硅烷偶聯(lián)劑能夠顯著改善磁性顆粒與橡膠基體之間的界面結(jié)合力，影響磁流變彈性體的動態(tài)力學(xué)性能。適量的KH560硅烷偶聯(lián)劑（磁性顆粒質(zhì)量的1.0%-1.5%）可以提高磁流變彈性體的儲能模量、損耗模量和阻尼性能，但過量添加會導(dǎo)致偶聯(lián)劑團(tuán)聚，破壞材料的均勻性，從而降低材料的動態(tài)力學(xué)性能。本研究成果為磁流變彈性體的制備工藝優(yōu)化和性能提升提供了重