Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ cieczy jonowych na wybrane właściwości kompozytów magnetycznych napełnionych cząstkami tlenku żelaza (Fe3O4) o wymiarach mikrometrycznych

Masłowski M., Strąkowska A., Pingot M., Zaborski M.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 2

117--124

PL

Na bazie kauczuków: etylenowo-propylenowego (EPM), butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) i silikonowego (MVQ) otrzymano mieszanki kauczukowe zawierające 60 phr mikrometrycznego tlenku żelaza Fe3O4. Zbadano wpływ dodatku cieczy jonowej z grupy soli alkiloamoniowych do takich mieszanek kauczukowych na właściwości reometryczne, gęstość usieciowania oraz wytrzymałość mechaniczną wulkanizatów. Stwierdzono, że dodatek cieczy jonowej powoduje wzrost stopnia zdyspergowania cząstek magnetytu w elastomerowym ośrodku, co prowadzi do zwiększenia momentów obrotowych w czasie sieciowania i skrócenia czasu jego trwania. Wytworzone kompozyty wykazywały większą gęstość usieciowania niż kompozyty napełnione mikrometrycznym Fe3O4, ale niezawierające cieczy jonowej. Zaobserwowano także polepszenie właściwości mechanicznych wulkanizatów z dodatkiem cieczy jonowych, przejawiające się zwiększeniem wartości naprężenia przy wydłużeniu 100 % oraz wytrzymałości na rozciąganie. Świadczy to o zwiększonej w wyniku dodatku cieczy jonowej aktywności cząstek napełniacza, który w warunkach większego zdyspergowania tworzył własną sieć przestrzenną, przenikającą się z siecią elastomeru i wpływającą tym samym na wytrzymałość materiału.

EN

Rubber blends based on ethylene-propylene (EPM), acrylonitrile-butadiene (NBR) and silicone (MVQ) rubbers containing 60 phr micro-sized iron oxide Fe3O4 were prepared. The effect of the addition of an ionic liquid selected from the group of alkylammonium salts on the rheometric properties, crosslinking density and mechanical strength of vulcanizates was studied. It was found that the ionic liquid additive increased the dispersion degree of magnetite particles in the elastomer, which leads to an increase in torque during the vulcanization and reduces the cure time. The produced vulcanizates showed higher crosslinking density than the composites filled with micro-sized magnetite Fe3O4 alone. Also, an improvement of mechanical properties of the vulcanizates with ionic liquid additives was observed, namely an increase in the stress at 100 % elongation and tensile strength. This indicates that the addition of ionic liquid results in an increased activity of the filler particles, which, due to their better dispersion, form their own, spacial network interpenetrating the elastomer network and influencing the material strength.

2

Magnetomechanical properties of magnetorheological composites

Małecki P., Szewczyk A., Pigłowski J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

47-51

EN

According to Takagi's definition, an intelligent material is able to react to external stimulus by a significant change in its properties in order to make a proper and successful response to the stimulus. The rheological behaviour of magnetorheological composites (MRC) can be controlled continuously, rapidly and reversibly by an applied magnetic field. In this paper, an acrylic copolymer with carbonyl iron powder (CIP) is tested in conditions of mechanical and magnetic stimulations. Chitosan-coated magnetic particles are made in order to change the hydrophilic surface character of CIP to hydrophobic and as a result, obtain better compatibility between the particles and the matrix. The test samples are subjected to cyclic shearing with a constant frequency of 1 Hz. The change in the magnetomechanical properties is expressed by the relative change in hysteresis loop area δW and stress amplitude δ τ. An increasing content of carbonyl iron in the composites and the strength of magnetic field H causes an increase in the hysteresis loops area. Material containing modified particles has a significantly bigger hysteresis loop area than samples filled with unmodified carbonyl iron powder. Based on this knowledge, it can be concluded that this sample can dissipate much more mechanical energy.

PL

Według definicji Takagiego, materiał inteligentny to taki, który jest zdolny do reagowania na bodźce zewnętrzne przez zmianę swych właściwości dla pożądanego i skutecznego odpowiedzenia na te bodźce. Reologiczne właściwości kompozytów magnetoreologicznych mogą być kontrolowane w sposób ciągły, szybki i powtarzalny poprzez zastosowanie zewnętrznego pola magnetycznego. W pracy badano kompozyty kopolimeru akrylowego i proszku żelaza karbonylkowego w warunkach stymulacji mechanicznej i magnetycznej. Przeprowadzono modyfikację powierzchni cząstek magnetycznych w celu zmiany jej charakteru z hydrofilowego na hydrofobowy oraz uzyskaniu lepszej kompatybilności między cząstkami a matrycą. Efekt modyfikacji potwierdza analiza FTIR. Próbki badano w warunkach cyklicznego ścinania ze stałą częstotliwością 1 Hz. Zmianę właściwości magnetomechanicznych wyraża się poprzez zmianę pola pętli histerezy δW i amplitudy naprężenia δ τ . Wraz ze zwiększeniem zawartości żelaza karbonylkowego w kompozycie i natężenia pola magnetycznego następuje zwiększenie pola pętli histerezy. Kompozyty zawierające 31% obj. cząstek magnetycznych modyfikowanych chitozanem wykazują 4-krotnie większą pętle histerezy niż odpowiednia próbka z żelazem bez modyfikacji. W warunkach badania, przy odkształceniu 25 • 10-3 i polu H = 100 kA/m pole pętli wynosi 100 J/m3, gdzie dla próbki z modyfikowanymi cząstkami osiąga wartość 430 J/m3. Oznacza to, że materiał lepiej tłumi drgania, tj. rozprasza energię mechaniczną. Efekt ten związany jest ze wzrostem kompatybilności między cząstkami magnetycznymi a matrycą polimerową.

3

Selected magnetomechanical properties of magnetorheological elastomers with thermoplastic matrices

Kaleta J., Królewicz M., Lewandowski D., Przybylski M., Zając P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

210-215

EN

The goal of the paper is to present the process of preparing magnetorheological composite materials with thermoplastic matrices called magnetorheological elastomers (MRE) and the possibilities of modelling them using Kevin-Voight relations. At the beginning, the MRE components are presented: a specific thermoplastic elastomer matrix material and ferromagnetic fillers. Both polymer and iron particles are mixed together in specific proportions on the basis of of calculations of the Critical Particle Volume Concentration. Moreover, the method of mixing and the process parameters are described in this paper as they are crucial to achieve the desired structure of the composite. The next important step in testing the MR elastomer is preparation of the sample. At the beginning, the material samples are cut and mounted in such away as to be able to test the influence of magnetic and mechanical fields. Such material is cut into pieces and glued between claddings that support it during testing. The material is put simultaneously under the influence of a high temperature and pressure in a magnetic field in order to achieve an anisotropic structure. Tests performed on a hydraulic pulsator MTS allowed us to expose the MRE to various conditions, which gives better understanding of the behaviour of the material. On the basis of the results, it is possible to observe the viscous and elastic properties of the material and thanks to that, model it and simulate its behaviour, which is presented at the end of this paper.

PL

Celem pracy jest przedstawienie procesu przygotowania, badania i modelowania kompozytowych materiałów magnetoreologicznych z termoplastyczną osnową nazywanych magnetoreologicznymi elastomerami (MRE). Zaprezentowano proces wykonywania z wykorzystaniem konkretnych typów materiału osnowy elastomeru termoplastycznego i wypełniacza ferromagnetycznego. Zarówno polimer, jak i cząstki żelaza są mieszane ze sobą w określonych proporcjach ustalonych na podstawie obliczeń. Procesy mieszania i polaryzowania zostały pokazane, ponieważ mają zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia pożądanej struktury kompozytu. Kolejnym ważnym krokiem było przygotowanie próbek i ich badanie. Próbki materiału były wycinane oraz mocowane w taki sposób, by uzyskać możliwość badania wpływu pola magnetycznego i mechanicznego. Tworzono strukturę próbki z dwóch elementów materiału i trzech elementów mocujących. Wykorzystywano technikę klejenia. Taki sposób mocowania umożliwił badanie w stanie zbliżonym do czystego ścinania. Próbki po przygotowaniu badano na przystosowanym do tego stanowisku, na którym możliwe było realizowanie cyklicznych obciążeń. Wyniki badań realizowano w postaci rejestracji sygnałów naprężenia i odkształcenia dla zadanej wartości zewnętrznego pola magnetycznego. Na podstawie wyników możliwe było zaobserwowanie lepkich i sprężystych właściwości materiału. Z wykorzystaniem prostego modelu materiału Kevina-Voight wykonano próbę zamodelowania badanego materiału. Wyznaczono wartości parametrów modelu dla poszczególnych pętli histerezy. Zaprezentowano porównanie pętli rzeczywistych i obliczonych na podstawie modelu.