CN100428375C - 磁流变液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流变液，具有良好的抗沉降团聚稳定性能，较低的零场粘度，同时具良好润滑减磨性能，它是由粒径为(0.1～50)μm的羰基铁粉磁性悬浮相、矿物油载液、粒径为(0.05～100)μm有机膨润土触变剂、表面活性剂、固体润滑剂组成，其重量百分比为：羰基铁粉磁性悬浮相47.5%～83.5%；矿物油载液15.3%～42.5%；有机膨润土触变剂0.5%～5.0%；表面活性剂0.1%～2.0%；固体润滑剂0.1%～4.0%。固体润滑剂通过物理和化学吸附方式附着在悬浮相粒子表面形成润滑膜，可以改善磁流变液的润滑减磨性能；该磁流变液在一个月内无沉降或稍有分层，沉淀物松软无板结，且在弱磁场下即能快速起浮。

Description

磁流变液

技术领域

本发明涉及一种磁流变液，特别涉及一种耐久型磁流变液。

背景技术

磁流变液作为一种智能型可控流体材料，主要由悬浮相、悬浮介质和添加剂组成，因其表观粘度在外加磁场下可实现可控连续变化，既由极低粘度在极短时间内变为高粘度，产生阻尼作用，且该变化可逆，因而在电子控制和机械领域具有广阔的应用前景，如各类阻尼器、减震器、离合器、光学玻璃智能抛光等。磁流变液悬浮相粒径较大，一般为1.0-100.0μm，且密度是悬浮介质的5-8倍，因此克服因密度差造成的沉降及团聚问题，提高磁流变液的使用稳定性尤为重要，目前解决磁流变液抗沉降团聚问题的方法主要是通过添加表面活性剂或悬浮剂对悬浮相粒子表面进行两亲性处理，提高磁流变液分散度，使用的添加剂一般以阴离子表面活性剂居多，这类添加剂对提高磁流变液的抗团聚稳定性有一定作用，但其抗沉降效果不好，通过添加触变剂可以解决磁流变液的抗沉降性能，如二氧化硅，但由于二氧化硅在磁流变液中的用量较大时才能有效防沉，这样易造成磁流变液零场粘度的增大而影响使用。磁流变液润滑减磨性能也是实际应用中必须解决的问题，润滑减磨性能好坏对磁流变液的使用寿命有直接影响。中国专利公开号CN1414075，公开日2003年4月30日，发明创造名称为“稳定型磁流变液及其制备方法”，该申请案公开了一种稳定型磁流变液，由悬浮相、载液、无机触变剂、表面活性剂组成，虽然具有抗沉降效果好、稳定的特点，但该磁流变液润滑减磨的性能不好，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足之处，特提供一种具有良好的抗沉降团聚稳定性能，较低的零场粘度，同时具良好润滑减磨性能的磁流变液。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种磁流变液，是由粒径为(0.1～50)μm的羰基铁粉磁性悬浮相、矿物油载液、粒径为(0.05～100)μm有机膨润土触变剂、表面活性剂、固体润滑剂组成，其重量百分比为：

羰基铁粉磁性悬浮相             47.5％～83.5％

矿物油载液                     15.3％～42.5％

有机膨润土触变剂               0.5％～5.0％

表面活性剂                     0.1％～2.0％

固体润滑剂                     0.1％～4.0％。

所述的润滑剂选自Zn₃(PO₄)₂、Ag₂SO₄、MoS₂、石墨、氟化石墨、固体脂肪酸以及它们的混合物。所述的润滑剂优选石墨、MoS₂以及它们的混合物。所述的表面活性剂选自偶联剂、羧酸有机胺盐、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸盐、烷基羟乙基羧酸铵盐、聚乙二醇、抗静电剂SN、T154分散剂以及它们的混合物。所述的表面活性剂优选羧酸有机胺盐、抗静电剂SN、T154分散剂以及它们的混合物。

本发明的制备方法采用现有技术即可实现：

先对悬浮相羰基铁粉粒子进行表面净化和活化处理，按重量百分比称取羰基铁粉、表面活性剂装入球磨罐中，再称取相当于羰基铁粉20％～50％重量的乙醇或异丙醇装入球磨罐中，球磨半小时，球磨线速度不小于125m/min.，再将球磨后混合液于70～100℃真空干燥箱内烘干，真空度为-0.1MPa，烘干时间5～8小时，驱除乙醇或异丙醇。然后按重量百分比称取其它各组分机械搅拌、混合均匀，在(60～80)℃的水浴中超声分散20分钟、再用高速乳化分散机在8000～10000转/分钟的转速下高速乳化分散5～10分钟，然后用球磨机球磨分散6～20小时，即得磁流变液。

固体润滑剂通过物理和化学吸附方式附着在悬浮相粒子表面形成润滑膜，可以改善磁流变液的润滑减磨性能；触变剂主要用来改善磁流变液的抗沉降稳定性，选用粒度为纳米级或微米级的有机膨润土作触变剂更加有效的提高了磁流变液抗沉降团聚稳定性。有机膨润土与表面活性剂复合使用制备的磁流变液既具有良好的抗沉降性能，同时也具有较低的零场粘度。

本发明的磁流变液具有以下优点：

固体润滑剂的使用可大大改善磁流变液的润滑减磨性能，提高磁流变液的使用寿命，用该方法制备的磁流变液经200万次振动试验后仍能满足实际使用要求；纳米(nm)级或微米(μm)级有机膨润土作触变剂有效提高了磁流变液抗沉降团聚稳定性，该磁流变液在一个月内无沉降或稍有分层，沉淀物松软无板结，且在弱磁场下即能快速起浮；有机膨润土与一种或几种表面活性剂复合使用制备的磁流变液不但具有良好的抗沉降稳定性，同时还具有较低的零场粘度，η₀一般小于1000mPa.s(γ＝7～80/s)，在5000Gs磁场下剪切应力为50～70kPa。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

先对悬浮相羰基铁粉粒子进行表面净化和活化处理：称量粒径为(1.0～30)μm的羰基铁粉1900克、烷基胺活性剂(DA-50，上海长风化工厂生产)18g，异丙醇550g装入球磨罐中球磨半小时，球磨线速度不小于125m/min，再将球磨混合液于95℃真空干燥箱中烘干，真空度为-0.1MPa，驱除异丙醇。

称量上述经表面处理的羰基铁粉191.8克，变压器油55.0g，置于容积为300ml的不锈钢罐内，机械搅拌均匀，在(60～80)℃水浴中超声分散20分钟，称量固体润滑剂MoS₂4.8克，有机膨润土5.0克，加入球磨罐，机械球磨，球磨线速度不小于125m/min，再用高速乳化分散机在8000～10000转/分钟的转速下高速乳化分散10分钟，再球磨14小时既得磁流变液。该磁流变液室温零场粘度为2.0Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁场下剪切应力为60.0kPa，无明显沉降和板结。

该磁流变液用于重庆大学汽车智能减震器200万次振动试验后仍能满足汽车减震器的正常工作需要，无稠化现象发生。

实施例2

称量粒径为(1.0～30)μm的羰基铁粉2165.7克、烷基胺活性剂(DA-50，上海长风化工厂生产)20.4g，异丙醇600g装入球磨罐中球磨半小时，球磨线速度不小于125m/min，再将球磨混合液于95℃真空干燥箱中烘干，真空度为-0.1MPa，驱除异丙醇。

称量上述经表面处理的羰基铁粉1534.4克，变压器油540g，置于1000ml塑料罐内，机械搅拌均匀，在60～80℃水浴中超声分散20分钟，第一次高速乳化分散；然后称量有机膨润土24.0克加入，第二次高速乳化分散；加入MoS₂7.0克，机械搅拌均匀，置于球磨机上球磨，线速度不小于125m/min，球磨8小时。该磁流变液室温零场粘度为1.6Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁场下剪切应力为53.0kPa，无明显沉降和板结。

实施例3

在例2中第二次高速乳化分散后加入十二酸二乙醇酰胺5.05g(0.24％wt.)，其余组分、配比及工艺同例2。样品室温零场粘度为0.9Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁场下剪切应力为70.0kPa，无明显沉降和板结。该磁流变液用于河南西川汽车减震器厂生产的磁流变汽车减振器台架试验，能满足300万次振动试验要求。

实施例4

把例3中的十二酸二乙醇酰胺改成抗静电剂SN5.26g(0.25％wt.)，其余组分和配入量、工艺均相同。样品零场为1.2Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁场下剪切应力为64.0kPa，无明显沉降和板结。

实施例5

在例2中第二次高速乳化分散后加入T154分散剂4.84g(0.23％wt.)和抗静电剂SN5.05g(0.24％wt.)，其余组分和配入量、工艺均相同。样品零场粘度为0.6Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁场下剪切应力为62.0kPa，无明显沉降和板结。

Claims (5)

1、一种磁流变液，其特征在于：所述的磁流变液是由粒径为0.1μm～50μm的羰基铁粉磁性悬浮相、矿物油载液、粒径为0.05μm～100μm的有机膨润土触变剂、表面活性剂、固体润滑剂组成，其重量百分比为：

羰基铁粉磁性悬浮相    47.5％～83.5％

矿物油载液            15.3％～42.5％

有机膨润土触变剂      0.5％～5.0％

表面活性剂            0.1％～2.0％

固体润滑剂            0.1％～4.0％。

2、根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述的固体润滑剂选自Zn₃(PO₄)₂、Ag₂SO₄、MoS₂、石墨、氟化石墨、固体脂肪酸以及它们的混合物。

3、根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于：所述的固体润滑剂选自石墨、MoS₂以及它们的混合物。

4、根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述的表面活性剂选自偶联剂、羧酸有机胺盐、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸盐、烷基羟乙基羧酸铵盐、聚乙二醇、抗静电剂SN、T154分散剂以及它们的混合物。

5、根据权利要求4所述的磁流变液，其特征在于：所述的表面活性剂选自羧酸有机胺盐、抗静电剂SN、T154分散剂以及它们的混合物。