本發(fā)明屬于汽車零件制備領(lǐng)域，具體涉及一種具有尾氣凈化功能的丁腈橡膠基磁流變彈性材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
阻尼材料是近年來發(fā)展起來的一種減震降噪的材料能夠把振動和聲能轉(zhuǎn)化為熱能散掉的新型功能材料，在各種機械設(shè)備上廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車乘座室內(nèi)的前圍板、車門、車頂棚、車底板、后備箱等8-12個部位都有應(yīng)用，常用的阻尼材料一般通過自身儲存和消耗振動能量的方式進行減振，缺乏自我調(diào)節(jié)能力。為此，迫切需要一種具有良好可控性和非線性特征的智能阻尼材料。
磁流變材料是一類具有流變特性可控的智能材料，在磁場作用下，其流變特性可發(fā)生連續(xù)、迅速和可逆的變化。正是由于磁流變彈性體有著這樣優(yōu)良的特性，目前磁流變彈性體在一些變剛度變阻尼器件中得到了應(yīng)用，另外磁流變彈性體將粘彈性材料作為基體、將金屬顆粒作為摻雜物組成的復(fù)合材料，其本身就是一種優(yōu)異的阻尼材料，這些獨特的性能使其受到眾多的關(guān)注，并且在減振、降噪等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
范艷層、龔興龍等人發(fā)表的《順丁橡膠基磁流變彈性體的研制及其阻尼性能研究》一文中，制備出了性能優(yōu)異的順丁橡膠基磁流變彈性體，釆用兩種不同粒徑的羰基鐵粉，研究了磁流變彈性體的界面摩擦阻尼性能。
因此，本發(fā)明使用馬來酸酐接枝丁腈橡膠，繼而與軟木纖維接枝復(fù)配，增強材料的阻尼性能、吸聲降噪性能，同時添加二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)的金屬顆粒制備的丁腈橡膠基磁流變彈性材料其阻尼性能可控。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有尾氣凈化功能的丁腈橡膠基磁流變彈性材料及其制備方法。
一種具有尾氣凈化功能的丁腈橡膠基磁流變彈性材料，由以下重量份的原料組成：丁腈橡膠67-80份，四氫呋喃140-190份，馬來酸酐52-68份，過氧化苯甲酰2-5份，乙醇適量，氫氧化次磷酸鈉2-4份，二甲苯適量，軟木纖維30-37份，硬脂酸1-2份，炭黑2-6份，硫磺1-2份，去離子水適量，三乙醇胺1-3份，鎳粉3-8份，6mol/L NaOH水溶液適量，鈦酸四丁酯4-7份，玄武巖纖維3-8份，丙酮適量，1.0mol/L HCl溶液適量。
具體步驟如下：
（1）馬來酸酐接枝丁腈橡膠（MAH-g-NBR）的制備：
將丁腈橡膠完全溶解于四氫呋喃中，用滴液漏斗逐滴加入馬來酸酐與過氧化苯甲酰的混合溶液，通入氮氣保護，升溫至60-72℃，恒溫反應(yīng)6-9小時，之后用乙醇沉淀出接枝產(chǎn)物，用乙醇洗滌數(shù)次，將洗滌后的接枝產(chǎn)物置于38-45℃真空干燥箱中烘干，即得到MAH-g-NBR，備用；
（2）MAH-g-NBR接枝軟木纖維：
在裝有冷凝管的平底燒瓶中加入二甲苯、氫氧化次磷酸鈉以及步驟（1）得到的MAH-g-NBR，之后將充分干燥的軟木纖維浸入混合溶液中，控制溫度在125-140℃下反應(yīng)2-4小時，反應(yīng)完成后，用索氏抽提器除去溶劑，于95-105℃烘干至恒重，即得MAH-g-NBR接枝軟木纖維；
（3）二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)顆粒的制備：
①、將平均粒徑在80-150nm左右的鎳粉放入6mol/L NaOH水溶液中浸泡20-30分鐘進行羥基化處理，從溶液中磁性分離出顆粒，向顆粒中加入鈦酸四丁酯的乙醇溶液，超聲攪拌并分離顆粒；
②、然后加入含有去離子水、三乙醇胺的乙醇混合溶液，超聲攪拌20-40分鐘并分離顆粒，烘干后再將顆粒放入6mol/L NaOH水溶液中重復(fù)上述包覆過程2-3次，獲得二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)顆粒；
（4）混煉：
①、將玄武巖纖維用丙酮洗滌后，用水沖洗丙酮烘干，將干燥后的玄武巖纖維在1.0mol/L HCl溶液中以溫度為50-70℃酸刻蝕1-3小時后，用水沖洗鹽酸，之后在330-360℃下煅燒3-5小時，降溫得到活化的玄武巖纖維；
②、在20-30℃條件下，將步驟（2）得到的MAH-g-NBR接枝軟木纖維在開煉機上塑煉3-8分鐘，然后加入硬脂酸、炭黑、上述活化處理后的玄武巖纖維以及步驟（3）制備的二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)顆?；鞜?0-40分鐘，之后加入硫磺混煉均勻，制備得混煉膠；
（5）預(yù)結(jié)構(gòu)化：
將裝有混煉膠的模具放在溫度為120-140℃的加熱板上，在外部磁場為1300mT的作用下對其進行預(yù)結(jié)構(gòu)化10-25分鐘；
（6）固化：
在溫度150-170℃，壓強10-14MPa條件下，將步驟（5）經(jīng)預(yù)結(jié)構(gòu)化處理后的混煉膠放在平板硫化機上硫化12-20分鐘，制得一種具有尾氣凈化功能的丁腈橡膠基磁流變彈性材料。
其中，所述的軟木纖維是用廢工業(yè)源白針葉木漿板機械解離和分散而成，其長度分布范圍2mm-3.5mm，寬度分布是34.2μm-73.1μm，長寬比為72.6。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
（1）本發(fā)明首先使用馬來酸酐單體對丁腈橡膠進行接枝改性，改變丁腈橡膠的極性，增加極性丁腈橡膠分子鏈活動的內(nèi)摩擦阻力，導(dǎo)致分子鏈運動受阻，分子鏈間摩擦生熱增多，阻尼性能更優(yōu)。
（2）軟木細胞壁上存在很多的皺褶，可以極大地緩解壓縮變形，因此彈性恢復(fù)特別好，另外軟木纖維特殊的細胞結(jié)構(gòu)能夠減弱平波傳播，尤其能夠降噪音聲波的傳播，因而軟木的吸聲性很好，本發(fā)明中利用軟木纖維的這種特性，使用馬來酸酐接枝丁腈橡膠（MAH-g-NBR）對軟木纖維進行接枝改性，提高軟木纖維在橡膠基體中的相容性，提高材料的減震、吸聲降噪性能，能有效改善車內(nèi)環(huán)境的舒適度，有利于人們的身心健康。
（3）在外磁場的作用下，二氧化鈦包覆鎳核殼顆粒在丁腈橡膠基體內(nèi)具有更高的相容性，可以在基體內(nèi)形成有序的鏈狀或柱狀結(jié)構(gòu)，具有更高的純度和飽和磁化強度，以其制備的磁流變材料具有更高的磁流變特性，故具有較好的阻尼可調(diào)性。
（4）本發(fā)明中對玄武巖纖維采用酸刻蝕和高溫活化改性處理后，可以使該材料生成許多空洞、裂紋和皮芯等結(jié)構(gòu)，極大增加了其比表面積，使其吸音效果提升，并且使玄武巖纖維中的重要成分FeO和Fe2O3活化，與高溫尾氣中殘余的氮氧化合物及硫氧化合物等污染物反應(yīng)生成相對無害的物質(zhì)，因此降低了尾氣的環(huán)境污染。
具體實施方式
一種具有尾氣凈化功能的丁腈橡膠基磁流變彈性材料，由以下重量份的原料組成：丁腈橡膠76，四氫呋喃180，馬來酸酐51，過氧化苯甲酰5，乙醇適量，氫氧化次磷酸鈉3，二甲苯適量，軟木纖維34，硬脂酸2，炭黑4，硫磺2，去離子水適量，三乙醇胺2，鎳粉5，6mol/L NaOH水溶液適量，鈦酸四丁酯6，玄武巖纖維7，丙酮適量，1.0mol/L HCl溶液適量。
具體步驟如下：
（1）馬來酸酐接枝丁腈橡膠（MAH-g-NBR）的制備：
將丁腈橡膠完全溶解于四氫呋喃中，用滴液漏斗逐滴加入馬來酸酐與過氧化苯甲酰的混合溶液，通入氮氣保護，升溫至70℃，恒溫反應(yīng)8小時，之后用乙醇沉淀出接枝產(chǎn)物，用乙醇洗滌數(shù)次，將洗滌后的接枝產(chǎn)物置于40℃真空干燥箱中烘干，即得到MAH-g-NBR，備用；
（2）MAH-g-NBR接枝軟木纖維：
在裝有冷凝管的平底燒瓶中加入二甲苯、氫氧化次磷酸鈉以及步驟（1）得到的MAH-g-NBR，之后將充分干燥的軟木纖維浸入混合溶液中，控制溫度在130℃下反應(yīng)3小時，反應(yīng)完成后，用索氏抽提器除去溶劑，于100℃烘干至恒重，即得MAH-g-NBR接枝軟木纖維；
（3）二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)顆粒的制備：
①、將平均粒徑在80-150nm的鎳粉放入6mol/L NaOH水溶液中浸泡25分鐘進行羥基化處理，從溶液中磁性分離出顆粒，向顆粒中加入鈦酸四丁酯的乙醇溶液，超聲攪拌并分離顆粒；
②、然后加入含有去離子水、三乙醇胺的乙醇混合溶液，超聲攪拌30分鐘并分離顆粒，烘干后再將顆粒放入6mol/L NaOH水溶液中重復(fù)上述包覆過程2次，獲得二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)顆粒；
（4）混煉：
①、將玄武巖纖維用丙酮洗滌后，用水沖洗丙酮烘干，將干燥后的玄武巖纖維在1.0mol/L HCl溶液中以溫度為60℃酸刻蝕2小時后，用水沖洗鹽酸，之后在350℃下煅燒4小時，降溫得到活化的玄武巖纖維；
②、在28℃條件下，將步驟（2）得到的MAH-g-NBR接枝軟木纖維在開煉機上塑煉7分鐘，然后加入硬脂酸、炭黑、上述活化處理后的玄武巖纖維以及步驟（3）制備的二氧化鈦包覆鎳核殼結(jié)構(gòu)顆?；鞜?0分鐘，之后加入硫磺混煉均勻，制備得混煉膠；
（5）預(yù)結(jié)構(gòu)化：
將裝有混煉膠的模具放在溫度為130℃的加熱板上，在外部磁場為1300mT的作用下對其進行預(yù)結(jié)構(gòu)化18分鐘；
（6）固化：
在溫度160℃，壓強13MPa條件下，將步驟（5）經(jīng)預(yù)結(jié)構(gòu)化處理后的混煉膠放在平板硫化機上硫化15分鐘，制得一種具有尾氣凈化功能的丁腈橡膠基磁流變彈性材料。
其中，所述的軟木纖維是用廢工業(yè)源白針葉木漿板機械解離和分散而成，其長度分布范圍2mm-3.5mm，寬度分布是34.2μm-73.1μm，長寬比為72.6。
性能測試：
按照實施例制備對其材料進行測試，結(jié)果如下：
密度：1.203g/cm3，減震性能（23℃，200HZ）：0.15，斷裂延伸率：597%，拉伸強度：148Mpa，耐老化性：4級。