CN101542647A - 磁流变配制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁流变配制剂，其中所述磁流变配制剂包含：包含阴离子和阳离子的离子液体，平均直径为0.1－500μm的分散的可磁化颗粒，和任选添加剂。
Description
本发明涉及一种包含分散在液体中的可磁化颗粒的磁流变配制剂，制备磁流变配制剂的方法及其用途。
磁流变配制剂(缩写：MRF)通常指在磁场作用下改变了它们的流变性能的配制剂。它们通常是铁磁性、超顺磁性或顺磁性颗粒在液体中的悬浮液。
如果使这种悬浮液暴露于磁场，则其流动阻力增加。其原因为由于它们的磁力相互作用，分散的可磁化颗粒如铁颗粒沿着磁场线形成链状结构。在MRF剪切过程中，这些结构被部分破坏，但又形成。磁流变配制剂在磁场中的流变性能类似具有流动极限的塑性体的性能，即必须施加最小剪切应力以使磁流变配制剂流动。
将磁流变配制剂用于可控设备如减震器、离合器、制动器和其它装置(例如触觉装置、碰撞吸收器、线控转向系统、线控制动系统、密封装置、保留系统(retaining system)、假体、健身器材和轴承)需要高的可转变的剪切应力。
磁流变液体的已知应用例如描述在US 5,547,049、EP 1 016 806 B1或EP 1 025 373 B1中。
本领域熟练技术人员已知的现有技术的配制剂使用烃类如链烷烃、链烯烃、聚α-烯烃(PAO)，或酯，聚酯，硅油，聚亚烷基二醇或水作为基础液体。尽管也描述了其它合金(WO 94/10691)或具有不规则形式(WO04/044931或US 2004/140447)的颗粒，常将羰基法铁粉(粒度为1-30μm)球形颗粒用作磁性组分。
流变配制剂的良好适用性要求用于液体中的可磁化颗粒的沉积倾向低。如果沉积物出现，则它们必须能够易于搅拌，即易于再分散，以避免对其中使用磁流变配制剂的设备的功能的不利影响。不可再分散的聚集体和硬沉积物的形成可通过使用合适分散剂而完全或部分克服。通常而言，为此使用聚合物或表面活性剂。US 5,683,615描述了硫代磷化合物和/或硫代氨基甲酸酯化合物作为可磁化颗粒分散剂在改进胶体稳定性中的用途。US 2004/0084651描述了油酸化物，环烷酸化物，磺酸化物，磷酸酯，月桂酸化物，硬脂酸化物如羟基硬脂酸锂、硬脂酸，甘油单油酸酯和脂肪醇作为分散剂。US 2002/0130305提及乙氧基化的烷基胺，如牛油脂肪胺乙氧基化物作为优选的表面活性剂。US 2003/0047705要求保护乙氧基化和丙氧基化的烷基胺。
此外，已知磁流变配制剂通常包含建立了流动极限并因此抵抗颗粒沉积的触变剂。沉积物硬度降低且这类添加剂使已沉积颗粒的再分散容易。现有技术为将蒙脱石类型，特别是膨润土的主要组分，蒙脱土类型(WO01/03150A1)的疏水改性的层状硅酸盐，硅胶或分散硅石(US 5,667,715)用于非极性液体。为此使用碳颗粒(US 5,354,488)或聚脲(DE 19654461A1)也是已知的。
基于水的磁流变配制剂描述在US 6,132,633中且包含膨润土或锂蒙脱石类型的亲水性层状硅酸盐。也提及合成Laponite用于该希望的用途，其为类似于锂蒙脱石的合成层状硅酸盐。
磁流变配制剂的可转变的剪切应力随可磁化颗粒的重量比例而增加。对于各种应用，90％或更多的可磁化颗粒的重量比例是绝对希望的。最大化重量比例和因此的场中可转变剪切应力的策略涉及粒度的微调，可能涉及不同数量级的粒径的使用(WO 97/15058)。US 5,667,715涉及用于使磁场中可转变剪切应力与没有磁场下的可转变剪切应力的比例最大化的大和小的铁颗粒的混合物。然而，可磁化颗粒的紧密堆积和随着色度(pigmentationdegree)增加的本征粘度或剪切应力构成了每种情况下的限制因素。因此，美国专利申请US 2006/0033068描述了具有部分具有特定几何形状的可磁化颗粒的磁流变配制剂。这些呈薄片、针状或圆柱状或卵型的颗粒沿液体流动的方向排列成行且不影响磁场，并因此与例如包含球形颗粒的磁流变配制剂相比，在场中相当的最大剪切应力下具有较低的本征粘度。
使可获得剪切应力最大化的另一策略为除去颗粒表面上令人讨厌的杂质(WO 94/10694或WO 95/28719)或使用某些合金(WO 94/10691)。
本领域熟练技术人员已知的是存在于磁流变配制剂中的液体的极性对影响磁场中磁流变配制剂的可获得的剪切应力起作用。因此，基于聚α-烯烃的磁流变配制剂显示比基于聚硅氧烷的MR配制剂或甚至含水体系低的剪切应力。磁流变配制剂的液体组分的极性添加剂可有助于改进剪切应力。
然而，存在于磁流变配制剂中的常规极性液体如水或聚亚烷基二醇在低于-20℃的低温下显示了极高的粘度或固化作用，并因此被除去，以用于磁场中可转变剪切应力与没有磁场下可转变剪切应力比例高的合适磁流变配制剂。
另外，以前未解决的问题为存在于磁流变配制剂中的液体的热稳定性差。因此，许多在低温下具有低粘度且因此例如可用于汽车领域的已知磁流变配制剂仅在至多100℃的温度下在较长时间内是稳定的，而在至多150℃的较高温度下不再具有足够的稳定性，这或者因为蒸发损失，或者因为存在于磁流变配制剂中的液体中的化学变化。对此而言，“稳定”应理解为指性能特征不由于热负荷而劣化。这些性能首先是流变性能，即没有磁场下和在磁场影响下的流动特性。其次，配制剂应在受热负荷较长时间后不显示不稳定性或不均匀性，如聚集或显著的沉积，如形成不可再分散的硬沉积物，其尤其是由于分散剂功能的部分或完全损失而造成。通常而言，在低温下粘度低且存在于磁流变配制剂中的液体在大于150℃的温度下具有太高的蒸气压。结果是在高的操作温度下部分液体的蒸发和因此磁流变配制剂的变稠。已知的包含可暴露于超过170℃的高操作温度且对磁流变配制剂的寿命无不利影响的液体的磁流变配制剂在低于-20℃的温度下，甚至在不使用磁场下具有太高粘性，以无定型形式固化或结晶。
已知磁流变配制剂的缺点为它们常常不具有用于各应用领域的性能的所需组合。对于许多应用，应使配制剂的各组分-如基础液体、粘度调节剂、可磁化颗粒、分散剂、增稠剂、腐蚀抑制剂和润滑剂和其它组分相互配合，以使尽管可磁化颗粒的高体积分数，仍确保配制剂的可用性。这应理解为指在宽的温度范围如-40℃至200℃内配制剂的流动性，在没有磁场作用下尽可能低的粘度水平，在磁场中尽可能高的可转变剪切应力，可磁化颗粒的沉积少，聚集倾向低且在沉积之后易于再分散。另一重要性能为磁流变配制剂对由使用产生的能量输入的高稳定性。能量通过具有或不具有磁场的高剪切输入且以高的流体温度、摩擦和物理和化学流体变化而自身显示。
因此，本发明的目的为提供一种避免了现有技术缺点且具有尽可能多的某一应用所需的上述性能的磁流变配制剂。
磁流变配制剂尤其应能够在大的温度范围内使用；例如在具体变型中，其在-40℃下应为液体且能够暴露于大于150℃的温度并不对可用性产生不利影响。此外，本发明目的尤其为提供一种可在可磁化颗粒沉积后毫无困难地再分散且借助其可使尽可能高的剪切应力在施加磁场时转变的磁流变配制剂。此外，在延长的机械应力后，磁流变配制剂的流变性能应在磁场中和在不施加磁场下尽可能小地变化。
根据本发明，该目的通过包含含阴离子和阳离子的离子液体，平均直径为0.1-500μm的分散的可磁化颗粒和合适的话添加剂的磁流变配制剂而实现。
分散的颗粒可分散在仅由离子液体构成(100重量％)的液体中或可分散在除了离子液体之外还包含其它组分如添加剂的液体中。优选在每种情况下基于磁流变配制剂的总重量的离子液体重量比例与添加剂重量比例的比例大于1，特别优选大于2。除了离子液体和可磁化颗粒之外存在于磁流变配制剂中的所有组分被称作添加剂。
本发明配制剂基于离子液体包含具有全新组成且(与现有技术已知且存在于磁流变配制剂中的液体相反)基本不包含烃、酯、聚醚、聚酯、硅油或水的液体。
当将本发明磁流变配制剂暴露于磁场时，它们显示了非常高的剪切应力。与具有相当的剪切应力的常规磁流变配制剂相比，可将较低着色度(单位体积较少的可磁化颗粒)用于本发明磁流变配制剂，其又意味着在没有磁场下磁流变配制剂的粘度较低。此外，磁场中剪切应力的温度依赖性显著小于基于疏水油的磁流变配制剂。特定的本发明磁流变配制剂甚至在-40℃下仍可流动，且同时在大于180℃的温度下化学稳定且具有非常小的蒸发损失。由于离子液体的极性特征，当使具有亲水表面的可磁化颗粒如铁颗粒分散时，可省去表面活性添加剂或分散剂，以使例如在长期或永久应力后和例如由于分散剂中变化而产生的磁流变配制剂中的化学和物理变化不发生。因此，在或不在磁场下的基于离子液体的磁流变配制剂的可转变剪切应力在连续负荷试验后事实上是不变的，而例如基于聚α-烯烃的磁流变配制剂经历了剪切应力的变化。
本发明离子液体为在低于100℃的温度下优选为液体的液体盐。
对本发明而言，离子液体优选为：
(A)通式(I)的盐：
[A]+ n[Y]n- (I)，
其中n为1、2、3或4，[A]+为季铵阳离子、氧鎓阳离子、锍阳离子或鏻阳离子且[Y]n-为单-、二-、三-或四价阴离子；
(B)通式(II)的混合盐：
[A1]+[A2]+[Y]n- (IIa)，其中n＝2；
[A1]+[A2]+[A3]+[Y]n- (IIb)，其中n＝3；或
[A1]+[A2]+[A3]+[A4]+[Y]n- (IIc)，其中n＝4；和
其中[A1]+、[A2]+、[A3]+和[A4]+相互独立地选自对[A]+所提到的基团且
[Y]n-具有在(A)下所提到的含义；或
(C)通式(III)的混合盐：
[A1]+[A2]+[A3]+[M1]+[Y]n- (IIIa)，其中n＝4；
[A1]+[A2]+[M1]+[M2]+[Y]n- (IIIb)，其中n＝4；
[A1]+[M1]+[M2]+[M3]+[Y]n- (IIIc)，其中n＝4；
[A1]+[A2]+[M1]+[Y]n- (IIId)，其中n＝3；
[A1]+[M1]+[M2]+[Y]n- (IIIe)，其中n＝3；
[A1]+[M1]+[Y]n- (IIIf)，其中n＝2；
[A1]+[A2]+[M4]2+[Y]n- (IIIg)，其中n＝4；
[A1]+[M1]+[M4]2+[Y]n- (IIIh)，其中n＝4；
[A1]+[M5]3+[Y]n- (IIIi)，其中n＝4；或
[A1]+[M4]2+[Y]n- (IIIj)，其中n＝3，和
其中[A1]+、[A2]+和[A3]+相互独立地选自对[A]+所提到的基团，[Y]n-具有在(A)下所提到的含义且[M1]+、[M2]+、[M3]+为单价金属阳离子，[M4]2+为二价金属阳离子和[M5]3+为三价金属阳离子。
优选离子液体具有小于180℃的熔点。此外，熔点优选低于150℃，更优选低于120℃，甚至更优选低于100℃。
适于形成离子液体的阳离子[A]+的化合物例如由DE 102 02 838 A1公开。该类化合物因此可包含氧、磷、硫或尤其是氮原子，例如至少一个氮原子，优选1-10个，特别优选1-5个，非常特别优选1-3个，尤其是1-2个氮原子。合适的话其他杂原子，如氧、硫或磷原子也可存在。氮原子在离子液体的阳离子中是正电荷的合适载体，然后可以由该载体将质子或烷基转移到平衡中的阴离子，以产生电中性分子。
在氮原子为该离子液体的阳离子中的正电荷的载体的情况下，在离子液体的合成中可以首先通过在例如胺或氮杂环化合物的氮原子上季胺化而产生阳离子。季铵化可以通过氮原子的烷基化进行。得到具有不同阴离子的盐，这取决于所用烷基化试剂。在不可能在季铵化过程中形成所需阴离子的情况下，这可以在另一合成步骤中进行。例如由卤化铵开始，可以使该卤化物与路易斯酸反应，从而由该卤化物和路易斯酸形成配阴离子。或者，可以将卤离子交换为所需阴离子。这可以通过加入金属盐以经由离子交换剂沉积所形成的金属卤化物或通过用强酸置换卤离子(释放氢卤酸)而进行。合适的方法例如描述于Angew.Chem.2000，112，第3926-3945页及其中所引用的文献。
适用于季铵化胺或氮杂环化合物中的氮原子的烷基例如可为C1-C18烷基，优选C1-C10烷基，特别优选C1-C6烷基，非常特别优选甲基。烷基可以未被取代或可以含有一个或多个相同或不同的取代基。
优选的化合物是含有至少一个5-6元杂环，尤其是5元杂环的那些，该杂环含有至少一个氮原子和合适的话氧或硫原子；特别优选的化合物是含有至少一个5-6元杂环的那些，这些杂环具有1、2或3个氮原子以及硫或氧原子，非常特别优选具有两个氮原子的那些。此外，优选芳族杂环化合物。
特别优选的化合物是分子量低于1000g/mol，非常特别优选低于500g/mol，尤其低于250g/mol的那些。
优选的阳离子此外还有选自式(IVa)-(IVw)化合物的那些以及含有这些结构的低聚体：
其他合适的阳离子是通式(IVx)和(IVy)的化合物以及含有该结构的低聚体：
在上式(IVa)-(IVy)中：
●基团R为氢、具有1-20个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团；和
●基团R1-R9相互独立地为氢、磺基或具有1-20个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团，其中在上式(IV)中与碳原子键合(且不与杂原子键合)的基团R1-R9额外还可为卤素或官能基团；或
来自R1-R9系列的两个相邻基团还一起为具有1-30个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的二价含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团。
在基团R和R1-R9的定义中合适的杂原子原则上是所有能够在形式上替换-CH2-、-CH＝、-C≡或＝C＝基团的杂原子。若该含碳基团含有杂原子，则优选氧、氮、硫、磷和硅。可以提到的优选基团尤其是-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NR′-、-N＝、-PR′-、-PR′2-和-SiR′2-，其中基团R′为该含碳基团的剩余部分。在基团R1-R9与上式(III)中的碳原子键合(且不与杂原子键合)的情况下，这些基团还可以直接经由杂原子键合。
合适的官能基团原则上是所有可以与碳原子或杂原子键合的官能基团。可以提到的合适实例是-OH(羟基)、＝O(尤其以羰基)、-NH2(氨基)、＝NH(亚氨基)、-COOH(羧基)、-CONH2(羧酰胺基)、-SO3H(磺基)和-CN(氰基)。官能基团和杂原子还可以直接相邻，从而还包括几个相邻原子的组合，例如-O-(醚)、-S-(硫醚)、-COO-(酯)、-CONH-(仲酰胺)或-CONR′-(叔酰胺)，例如二-(C1-C4烷基)氨基、C1-C4烷氧羰基或C1-C4烷氧基。
可以提到的卤素是氟、氯、溴和碘。
优选基团R为：
●总共具有1-20个碳原子的直链或支化C1-C18烷基，该烷基未被取代或被羟基、卤素、苯基、氰基、C1-C6烷氧羰基和/或磺基取代一次至多次，例如甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基-1-丙基(异丁基)、2-甲基-2-丙基(叔丁基)、1-戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-2-丁基、3-甲基-2-丁基、2，2-二甲基-1-丙基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2-甲基-3-戊基、3-甲基-3-戊基、2，2-二甲基-1-丁基、2，3-二甲基-1-丁基、3，3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、2，3-二甲基-2-丁基、3，3-二甲基-2-丁基、1-庚基、1-辛基、1-壬基、1-癸基、1-十一烷基、1-十二烷基、1-十四烷基、1-十六烷基、1-十八烷基、2-羟基乙基、苄基、3-苯基丙基、2-氰基乙基、2-(甲氧羰基)-乙基、2-(乙氧羰基)-乙基、2-(正丁氧羰基)-乙基、三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟异丙基、九氟丁基、九氟异丁基、十一氟戊基、十一氟异戊基、6-羟基己基和丙基磺酸；
●具有1-100个单元且以氢原子或C1-C8烷基作为端基的二醇类、丁二醇类及其低聚体，例如RAO-(CHRB-CH2-O)n-CHRB-CH2-或RAO-(CH2CH2CH2CH2O)n-CH2CH2CH2CH2O-，其中RA和RB优选为氢、甲基或乙基且n优选为0-3，尤其是3-氧杂丁基、3-氧杂戊基、3，6-二氧杂庚基、3，6-二氧杂辛基、3，6，9-三氧杂癸基、3，6，9-三氧杂十一烷基、3，6，9，12-四氧杂十三烷基和3，6，9，12-四氧杂十四烷基；
●乙烯基；和
●N，N-二-C1-C6烷基氨基，例如N，N-二甲基氨基和N，N-二乙基氨基。
基团R特别优选为直链和未被取代的C1-C18烷基，例如甲基、乙基、1-丙基、1-丁基、1-戊基、1-己基、1-庚基、1-辛基、1-癸基、1-十二烷基、1-十四烷基、1-十六烷基、1-十八烷基，尤其是甲基、乙基、1-丁基和1-辛基，以及为其中n为0-3的CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-和CH3CH2O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-。
优选基团R1-R9相互独立地为：
●氢；
●卤素；
●官能基团；
●任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代和/或被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的C1-C18烷基；
●任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代和/或被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的C2-C18链烯基；
●任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C6-C12芳基；
●任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C5-C12环烷基；
●任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C5-C12环烯基；或
●具有氧、氮和/或硫原子且任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的5-6元杂环；或
两个相邻基团一起为：
●任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代且任选被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的不饱和、饱和或芳族环。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C1-C18烷基优选为甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基-1-丙基(异丁基)、2-甲基-2-丙基(叔丁基)、1-戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-2-丁基、3-甲基-2-丁基、2，2-二甲基-1-丙基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2-甲基-3-戊基、3-甲基-3-戊基、2，2-二甲基-1-丁基、2，3-二甲基-1-丁基、3，3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、2，3-二甲基-2-丁基、3，3-二甲基-2-丁基、庚基、辛基、2-乙基己基、2，4，4-三甲基戊基、1，1，3，3-四甲基丁基、1-壬基、1-癸基、1-十一烷基、1-十二烷基、1-十三烷基、1-十四烷基、1-十五烷基、1-十六烷基、1-十七烷基、1-十八烷基、环戊基甲基、2-环戊基乙基、3-环戊基丙基、环己基甲基、2-环己基乙基、3-环己基丙基、苄基(苯基甲基)、二苯基甲基(二苯甲基)、三苯基甲基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、α，α-二甲基苄基、对甲苯基甲基、1-(对丁基苯基)-乙基、对氯苄基、2，4-二氯苄基、对甲氧基苄基、间乙氧基苄基、2-氰基乙基、2-氰基丙基、2-甲氧羰基乙基、2-乙氧羰基乙基、2-丁氧羰基丙基、1，2-二-(甲氧羰基)-乙基、甲氧基、乙氧基、甲酰基、1，3-二氧戊环-2-基、1，3-二噁烷-2-基、2-甲基-1，3-二氧戊环-2-基、4-甲基-1，3-二氧戊环-2-基、2-羟基乙基、2-羟基丙基、3-羟基丙基、4-羟基丁基、6-羟基己基、2-氨基乙基、2-氨基丙基、3-氨基丙基、4-氨基丁基、6-氨基己基、2-甲基氨基乙基、2-甲基氨基丙基、3-甲基氨基丙基、4-甲基氨基丁基、6-甲基氨基己基、2-二甲基氨基乙基、2-二甲基氨基丙基、3-二甲基氨基丙基、4-二甲基氨基丁基、6-二甲基氨基己基、2-羟基-2，2-二甲基乙基、2-苯氧基乙基、2-苯氧基丙基、3-苯氧基丙基、4-苯氧基丁基、6-苯氧基己基、2-甲氧基乙基、2-甲氧基丙基、3-甲氧基丙基、4-甲氧基丁基、6-甲氧基己基、2-乙氧基乙基、2-乙氧基丙基、3-乙氧基丙基、4-乙氧基丁基、6-乙氧基己基、乙酰基、CnF2(n-a)+(1-b)H2a+b[其中n为1-30，0≤a≤n且b＝0或1(例如CF3、C2F5、CH2CH2-C(n-2)F2(n-2)+1、C6F13、C8F17、C10F21、C12R25)]、氯甲基、2-氯乙基、三氯甲基、1，1-二甲基-2-氯乙基、甲氧基甲基、2-丁氧基乙基、二乙氧基甲基、二乙氧基乙基、2-异丙氧基乙基、2-丁氧基丙基、2-辛氧基乙基、2-甲氧基异丙基、2-(甲氧羰基)-乙基、2-(乙氧羰基)-乙基、2-(正丁氧羰基)-乙基、丁硫基甲基、2-十二烷硫基乙基、2-苯硫基乙基、5-羟基-3-氧杂-戊基、8-羟基-3，6-二氧杂辛基、11-羟基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-羟基-4-氧杂庚基、11-羟基-4，8-二氧杂十一烷基、15-羟基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-羟基-5-氧杂壬基、14-羟基-5，10-二氧杂十四烷基、5-甲氧基-3-氧杂戊基、8-甲氧基-3，6-二氧杂辛基、11-甲氧基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-甲氧基-4-氧杂庚基、11-甲氧基-4，8-二氧杂十一烷基、15-甲氧基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-甲氧基-5-氧杂壬基、14-甲氧基-5，10-二氧杂十四烷基、5-乙氧基-3-氧杂戊基、8-乙氧基-3，6-二氧杂辛基、11-乙氧基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-乙氧基-4-氧杂庚基、11-乙氧基-4，8-二氧杂十一烷基、15-乙氧基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-乙氧基-5-氧杂壬基或14-乙氧基-5，10-氧杂十四烷基。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代和/或被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的C2-C18链烯基优选为乙烯基、2-丙烯基、3-丁烯基、顺式-2-丁烯基、反式-2-丁烯基或CnF2(n-a)-(1-b)H2a-b，其中n≤30，0≤a≤n且b＝0或1。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C6-C12芳基优选为苯基、甲苯基、二甲苯基、α-萘基、β-萘基、4-联苯基、氯苯基、二氯苯基、三氯苯基、二氟苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、乙基苯基、二乙基苯基、异丙基苯基、叔丁基苯基、十二烷基苯基、甲氧基苯基、二甲氧基苯基、乙氧基苯基、己氧基苯基、甲基萘基、异丙基萘基、氯代萘基、乙氧基萘基、2，6-二甲基苯基、2，4，6-三甲基苯基、2，6-二甲氧基苯基、2，6-二氯苯基、4-溴苯基、2-硝基苯基、4-硝基苯基、2，4-二硝基苯基、2，6-二硝基苯基、4-二甲基氨基苯基、4-乙酰基苯基、甲氧基乙基苯基、乙氧基甲基苯基、甲硫基苯基、异丙硫基苯基或叔丁硫基苯基或C6F(5-a)Ha，其中0≤a≤5。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C5-C12环烷基优选为环戊基、环己基、环辛基、环十二烷基、甲基环戊基、二甲基环戊基、甲基环己基、二甲基环己基、二乙基环己基、丁基环己基、甲氧基环己基、二甲氧基环己基、二乙氧基环己基、丁硫基环己基、氯代环己基、二氯环己基、二氯环戊基、CnF2(n-a)-(1-b)H2a-b，其中n≤30，0≤a≤n且b＝0或1，以及饱和或不饱和双环体系，如降冰片基或降冰片烯基。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C5-C12环烯基优选为3-环戊烯基、2-环己烯基、3-环己烯基、2，5-环己二烯基或CnF2(n-a)-3(1-b)H2a-3b，其中n≤30，0≤a≤n且b＝0或1。
具有氧、氮和/或硫原子且任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的5-6元杂环优选为呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、吲哚基、苯并噁唑基、二氧杂环戊烯基(dioxolyl)、二噁烯基(dioxyl)、苯并咪唑基、苯并噻唑基、二甲基吡啶基、甲基喹啉基、二甲基吡咯基、甲氧基呋喃基、二甲氧基吡啶基或二氟吡啶基。
若两个相邻基团一起形成任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代且任选被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的不饱和、饱和或芳族环，则该环优选为1，3-亚丙基、1，4-亚丁基、1，5-亚戊基、2-氧杂-1，3-亚丙基、1-氧杂-1，3-亚丙基、2-氧杂-1，3-亚丙基、1-氧杂-1，3-亚丙烯基、3-氧杂-1，5-亚戊基、1-氮杂-1，3-亚丙烯基、1-C1-C4烷基-1-氮杂-1，3-亚丙烯基、1，4-丁-1，3-二烯亚基、1-氮杂-1，4-丁-1，3-二烯亚基或2-氮杂-1，4-丁-1，3-二烯亚基。
若上述基团含有氧和/或硫原子和/或取代或未取代的亚氨基，则氧和/或硫原子和/或亚氨基的数目不受限制。在该基团中的数目通常不超过5个，优选不超过4个，非常特别优选不超过3个。
若上述基团含有杂原子，则在两个杂原子之间通常存在至少一个碳原子，优选至少两个碳原子。
特别优选基团R1-R9相互独立地为：
●氢；
●未被取代或被下列基团取代一次至多次的总共具有1-20个碳原子的直链或支化C1-C18烷基：羟基、卤素、苯基、氰基、C1-C6烷氧羰基和/或磺基，例如甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基-1-丙基(异丁基)、2-甲基-2-丙基(叔丁基)、1-戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-2-丁基、3-甲基-2-丁基、2，2-二甲基-1-丙基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2-甲基-3-戊基、3-甲基-3-戊基、2，2-二甲基-1-丁基、2，3-二甲基-1-丁基、3，3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、2，3-二甲基-2-丁基、3，3-二甲基-2-丁基、1-庚基、1-辛基、1-壬基、1-癸基、1-十一烷基、1-十二烷基、1-十四烷基、1-十六烷基、1-十八烷基、2-羟基乙基、苄基、3-苯基丙基、2-氰基乙基、2-(甲氧羰基)-乙基、2-(乙氧羰基)-乙基、2-(正丁氧羰基)-乙基、三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟异丙基、九氟丁基、九氟异丁基、十一氟戊基、十一氟异戊基、6-羟基己基和丙基磺酸；
●具有1-100个单元且以一个氢或一个C1-C8烷基作为端基的二醇类、丁二醇类及其低聚体，如RAO-(CHRB-CH2-O)n-CHRB-CH2-或RAO-(CH2CH2CH2CH2O)n-CH2CH2CH2CH2O-，其中RA和RB优选为氢、甲基或乙基且n优选为0-3，尤其是3-氧杂丁基、3-氧杂戊基、3，6-二氧杂庚基、3，6-二氧杂辛基、3，6，9-三氧杂癸基、3，6，9-三氧杂十一烷基、3，6，9，12-四氧杂十三烷基和3，6，9，12-四氧杂十四烷基；
●乙烯基；和
●N，N-二-C1-C6烷基氨基，如N，N-二甲基氨基和N，N-二乙基氨基。
非常特别优选基团R1-R9相互独立地为氢或C1-C18烷基，例如甲基、乙基、1-丁基、1-戊基、1-己基、1-庚基或1-辛基、苯基、2-羟基乙基，2-氰基乙基、2-(甲氧羰基)乙基、2-(乙氧羰基)乙基、2-(正丁氧羰基)乙基、N，N-二甲基氨基、N，N-二乙基氨基、氯以及其中n为0-3的CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-和CH3CH2O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-。
非常特别优选使用的吡啶鎓离子(IVa)是如下那些，其中：
●基团R1-R5之一为甲基、乙基或氯且其余基团R1-R5为氢；
●R3为二甲基氨基且其余基团R1、R2、R4和R5为氢；
●所有基团R1-R5为氢；
●R2为羧基或羧酰胺基团且其余基团R1、R2、R4和R5为氢；或
●R1和R2或R2和R3为1，4-丁-1，3-二烯亚基且其余基团R1、R2、R4和R5为氢；
尤其是如下那些，其中：
●R1-R5为氢；或
●基团R1-R5之一为甲基或乙基且其余基团R1-R5为氢。
可以提到的非常特别优选的吡啶鎓离子(IVa)是1-甲基吡啶鎓、1-乙基吡啶鎓、1-(1-丁基)-吡啶鎓、1-(1-己基)-吡啶鎓、1-(1-辛基)-吡啶鎓、1-(1-己基)-吡啶鎓、1-(1-辛基)-吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-吡啶鎓、1，2-二甲基吡啶鎓、1-乙基-2-甲基吡啶鎓、1-(1-丁基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-己基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-辛基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-2-甲基吡啶鎓、1-甲基-2-乙基吡啶鎓、1，2-二乙基吡啶鎓、1-(1-丁基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-己基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-辛基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-2-乙基吡啶鎓、1，2-二甲基-5-乙基吡啶鎓、1，5-二乙基-2-甲基吡啶鎓、1-(1-丁基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-己基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-辛基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓和1-(1-十六烷基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓。
非常特别优选使用的哒嗪鎓离子(IVb)是如下那些，其中：
●R1-R4为氢；或
●基团R1-R4之一为甲基或乙基且其余基团R1-R4为氢。
非常特别优选使用的嘧啶鎓离子(IVc)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基或乙基且R2-R4相互独立地为氢或甲基；或
●R1为氢、甲基或乙基，R2和R4为甲基且R3为氢。
非常特别优选使用的吡嗪鎓离子(IVd)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基或乙基且R2-R4相互独立地为氢或甲基；
●R1为氢、甲基或乙基，R2和R4为甲基且R3为氢；
●R1-R4为甲基；或
●R1-R4为甲基或氢。
非常特别优选使用的咪唑鎓离子(IVe)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基、乙基、1-丙基、1-丁基、1-戊基、1-己基、1-辛基、2-羟基乙基或2-氰基乙基且R2-R4相互独立地为氢、甲基或乙基。
可以提到的非常特别优选的咪唑鎓离子(IVe)是1-甲基咪唑鎓、1-乙基咪唑鎓、1-(1-丁基)-咪唑鎓、1-(1-辛基)-咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-咪唑鎓、1，3-二甲基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-(1-丁基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-丁基)-3-乙基咪唑鎓、1-(1-己基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-己基)-3-乙基咪唑鎓、1-(1-己基)-3-丁基咪唑鎓、1-(1-辛基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-辛基)-3-乙基咪唑鎓、1-(1-辛基)-3-丁基咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-3-乙基咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-3-丁基咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-3-辛基咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-3-乙基咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-3-丁基咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-3-辛基咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-3-乙基咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-3-丁基咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-3-辛基咪唑鎓、1，2-二甲基咪唑鎓、1，2，3-三甲基咪唑鎓、1-乙基-2，3-二甲基咪唑鎓、1-(1-丁基)-2，3-二甲基咪唑鎓、1-(1-己基)-2，3-二甲基咪唑鎓、1-(1-辛基)-2，3-二甲基咪唑鎓、1，4-二甲基咪唑鎓、1，3，4-三甲基咪唑鎓、1，4-二甲基-3-乙基咪唑鎓、3-丁基咪唑鎓、1，4-二甲基-3-辛基咪唑鎓、1，4，5-三甲基咪唑鎓、1，3，4，5-四甲基咪唑鎓、1，4，5-三甲基-3-乙基咪唑鎓、1，4，5-三甲基-3-丁基咪唑鎓和1，4，5-三甲基-3-辛基咪唑鎓。
非常特别优选使用的吡唑鎓离子(IVf)、(IVg)或(IVg′)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基或乙基且R2-R4相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的吡唑鎓离子(IVh)是如下那些，其中：
●R1-R4相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的1-吡唑啉鎓离子(IVi)是如下那些，其中：
●R1-R6相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的2-吡唑啉鎓离子(IVj)或(IVj′)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基、乙基或苯基且R2-R6相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的3-吡唑啉鎓离子(IVk)或(IVk′)是如下那些，其中：
●R1和R2相互独立地为氢、甲基、乙基或苯基且R3-R6相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的咪唑啉鎓离子(IVl)是如下那些，其中：
●R1和R2相互独立地为氢、甲基、乙基、1-丁基或苯基，R3和R4相互独立地为氢、甲基或乙基且R5和R6相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的咪唑啉鎓离子(IVm)或(IVm′)是如下那些，其中：
●R1和R2相互独立地为氢、甲基或乙基且R3-R6相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的咪唑啉鎓离子(IVn)或(IVn′)为如下那些，其中：
●R1-R3相互独立地为氢、甲基或乙基且R4-R6相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的噻唑鎓离子(IVo)或(IVo′)和噁唑鎓离子(IVp)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基、乙基或苯基且R2和R3相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的1，2，4-三唑鎓离子(IVq)、(IVq′)或(IVq″)是如下那些，其中：
●R1和R2相互独立地为氢、甲基、乙基或苯基且R3为氢、甲基或苯基。
非常特别优选使用的1，2，3-三唑鎓离子(IVr)、(IVr′)或(IVr″)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基或乙基且R2和R3相互独立地为氢或甲基，或者R2和R3一起为1，4-丁-1，3-二烯亚基。
非常特别优选使用的吡咯烷鎓离子(IVs)是如下那些，其中：
●R1为氢、甲基、乙基或苯基且R2-R9相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的咪唑烷鎓离子(IVt)是如下那些，其中：
●R1和R4相互独立地为氢、甲基、乙基或苯基且R2、R3和R5-R8相互独立地为氢或甲基。
非常特别优选使用的铵离子(IVu)是如下那些，其中：
●R1-R3相互独立地为C1-C18烷基；或
●R1和R2一起为1，5-亚戊基或3-氧杂-1，5-亚戊基且R3为C1-C18烷基、2-羟基乙基或2-氰基乙基。
可以提到的非常特别优选的铵离子(IVu)是甲基-三-(1-丁基)-铵、N，N-二甲基哌啶鎓和N，N-二甲基吗啉鎓。
通过用所述基团R季铵化而衍生出通式(IVu)的季铵离子的叔胺实例是二乙基-正丁基胺、二乙基-叔丁基胺、二乙基-正戊基胺、二乙基己基胺、二乙基辛基胺、二乙基-(2-乙基己基)胺、二正丙基丁基胺、二正丙基-正戊基胺、二正丙基己基胺、二正丙基辛基胺、二正丙基-(2-乙基己基)胺、二异丙基乙基胺、二异丙基-正丙基胺、二异丙基丁基胺、二异丙基戊基胺、二异丙基己基胺、二异丙基辛基胺、二异丙基-(2-乙基己基)-胺、二正丁基乙基胺、二正丁基-正丙基胺、二正丁基-正戊基胺、二正丁基己基胺、二正丁基辛基胺、二正丁基-(2-乙基己基)胺、N-正丁基吡咯烷、N-仲丁基吡咯烷、N-叔丁基吡咯烷、N-正戊基吡咯烷、N，N-二甲基环己基胺、N，N-二乙基环己基胺、N，N-二正丁基环己基胺、N-正丙基哌啶、N-异丙基哌啶、N-正丁基哌啶、N-仲丁基哌啶、N-叔丁基哌啶、N-正戊基哌啶、N-正丁基吗啉、N-仲丁基吗啉、N-叔丁基吗啉、N-正戊基吗啉、N-苄基-N-乙基苯胺、N-苄基-N-正丙基苯胺、N-苄基-N-异丙基苯胺、N-苄基-N-正丁基苯胺、N，N-二甲基-对甲苯胺、N，N-二乙基-对甲苯胺、N，N-二正丁基-对甲苯胺、二乙基苄基胺、二正丙基苄基胺、二正丁基苄基胺、二乙基苯基胺、二正丙基苯基胺和二正丁基苯基胺。
优选叔胺(IVu)是二异丙基乙基胺、二乙基-叔丁基胺、二异丙基丁基胺、二正丁基-正戊基胺、N，N-二正丁基环己基胺和得自戊基异构体的叔胺。
特别优选的叔胺是二正丁基-正戊基胺和得自戊基异构体的叔胺。具有三个相同基团的另一优选叔胺是三烯丙基胺。
非常特别优选使用的胍鎓离子(IVv)是如下那些，其中：
●R1-R5为甲基。
可以提到的非常特别优选的胍鎓离子(IVv)是N，N，N′，N′，N″，N″-六甲基胍鎓。
非常特别优选使用的胆碱鎓离子(IVw)是如下那些，其中：
●R1和R2相互独立地为甲基、乙基、1-丁基或1-辛基且R3为氢、甲基、乙基、乙酰基、-SO2OH或-PO(OH)2；
●R1为甲基、乙基、1-丁基或1-辛基，R2为-CH2-CH2-OR4基团且R3和R4相互独立地为氢、甲基、乙基、乙酰基、-SO2OH或-PO(OH)2；或
●R1为-CH2-CH2OR4基团，R2为-CH2-CH2-OR5基团且R3-R5相互独立地为氢、甲基、乙基、乙酰基、-SO2OH或-PO(OH)2。
特别优选的胆碱鎓离子(IVw)是如下那些，其中R3选自氢、甲基、乙基、乙酰基、5-甲氧基-3-氧杂戊基、8-甲氧基-3，6-二氧杂辛基、11-甲氧基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-甲氧基-4-氧杂庚基、11-甲氧基-4，8-二氧杂十一烷基、15-甲氧基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-甲氧基-5-氧杂壬基、14-甲氧基-5，10-氧杂-十四烷基、5-乙氧基-3-氧杂戊基、8-乙氧基-3，6-二氧杂-辛基、11-乙氧基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-乙氧基-4-氧杂庚基、11-乙氧基-4，8-二氧杂十一烷基、15-乙氧基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-乙氧基-5-氧杂-壬基或14-乙氧基-5，10-氧杂-十四烷基。
非常特别优选使用的鏻离子(IVx)是如下那些，其中：
●R1-R3相互独立地为C1-C18烷基，尤其是丁基、异丁基、1-己基或1-辛基。
在上述杂环阳离子中，优选吡啶鎓离子、吡唑啉鎓和吡唑鎓离子以及咪唑啉鎓和咪唑鎓离子。此外还优选铵离子。
特别优选的是1-甲基吡啶鎓、1-乙基吡啶鎓、1-(1-丁基)-吡啶鎓、1-(1-己基)-吡啶鎓、1-(1-辛基)-吡啶鎓、1-(1-己基)-吡啶鎓、1-(1-辛基)-吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-吡啶鎓、1，2-二甲基吡啶鎓、1-乙基-2-甲基吡啶鎓、1-(1-丁基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-己基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-辛基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-2-甲基吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-2-甲基吡啶鎓、1-甲基-2-乙基吡啶鎓、1，2-二乙基吡啶鎓、1-(1-丁基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-己基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-辛基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-2-乙基吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-2-乙基吡啶鎓、1，2-二甲基-5-乙基吡啶鎓、1，5-二乙基-2-甲基吡啶鎓、1-(1-丁基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-己基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-辛基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-十二烷基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-十四烷基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-(1-十六烷基)-2-甲基-3-乙基吡啶鎓、1-甲基咪唑鎓、1-乙基咪唑鎓、1-(1-丁基)-咪唑鎓、1-(1-辛基)-咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-咪唑鎓、1，3-二甲基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-(1-丁基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-己基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-辛基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-十二烷基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-十四烷基)-3-甲基咪唑鎓、1-(1-十六烷基)-3-甲基咪唑鎓、1，2-二甲基咪唑鎓、1，2，3-三甲基咪唑鎓、1-乙基-2，3-二甲基咪唑鎓、1-(1-丁基)-2，3-二甲基咪唑鎓、1-(1-己基)-2，3-二甲基咪唑鎓和1-(1-辛基)-2，3-二甲基咪唑鎓、1，4-二甲基咪唑鎓、1，3，4-三甲基咪唑鎓、1，4-二甲基-3-乙基咪唑鎓、3-丁基咪唑鎓、1，4-二甲基-3-辛基咪唑鎓、1，4，5-三甲基咪唑鎓、1，3，4，5-四甲基咪唑鎓、1，4，5-三甲基-3-乙基咪唑鎓、1，4，5-三甲基-3-丁基咪唑鎓和1，4，5-三甲基-3-辛基咪唑鎓。
在式(IIIa)-(IIIi)中所述的金属阳离子[M1]+、[M2]+、[M3]+、[M4]2+和[M5]3+通常为元素周期表第1、第2、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12和第13族的金属阳离子。合适的金属阳离子例如为Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Ag+、Zn2+和Al3+。
原则上可以将所有阴离子用作阴离子。
离子液体的阴离子[Y]n-例如选自：
●下式的卤离子和含卤素化合物和拟卤离子(pseudohalide)：F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、AlCl4 -、Al2Cl7 -、Al3Cl10 -、AlBr4 -、FeCl4 -、BCl4 -、SbF6 -、ASF6 -、ZnCl3 -、SnCl3 -、CuCl2 -、CF3SO3 -、(CF3SO3)2N-、CF3CO2 -、CCl3CO2 -、CN-、SCN-、OCN-
●如下通式的硫酸根、亚硫酸根和磺酸根：SO4 2-、HSO4 -、SO3 2-、HSO3 -、RaOSO3 -、RaSO3 -
●如下通式的磷酸根：PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、RaPO4 2-、HRaPO4 -、RaRbPO4 -
●如下通式的膦酸根和次膦酸根：RaHPO3 -、RaRbPO2 -、RaRbPO3 -
●如下通式的亚磷酸根：PO3 3-、HPO3 2-、H2PO3 -、RaPO3 2-、RaHPO3 -、RaRbPO3 -
●如下通式的亚膦酸根和次亚膦酸根(phosphinites)：RaRbPO2 -、RaHPO2 -、RaRbPO-、RaHPO-
●如下通式的羧酸：RaCOO-
●如下通式的硼酸根：BO3 3-、HBO3 2-、H2BO3 -、RaRbBO3 -、RaHBO3 -、RaBO3 2-、B(ORa)(ORb)(ORc)(ORd)-、B(HSO4)-、B(RaSO4)-
●如下通式的有机硼酸根(boronate)：RaBO2 2-、RaRbBO-
●如下通式的碳酸根和碳酸酯：HCO3 -、CO3 2-、RaCO3 -
●如下通式的硅酸根和硅酸酯：SiO4 4-、HSiO4 3-、H2SiO4 2-、H3SiO4 -、RaSiO4 3-、RaRbSiO4 2-、RaRbRcSiO4 -、HRaSiO4 2-、H2RaSiO4 -、HRaRbSiO4 -
●如下通式的烷基-或芳基硅烷盐：RaSiO3 3-、RaRbSiO2 2-、RaRbRcSiO-、RaRbRcSiO3 -、RaRbRcSiO2 -、RaRbSiO3 2-
●如下通式的羧酰亚胺、二(磺酰基)酰亚胺、磺酰亚胺和二氰胺：
●如下通式的甲基化物：
●如下通式的烷氧离子和芳基氧离子：RaO-；
●如下通式的卤化金属酸根：[MqHalr]s-，其中M为金属且Hal为氟、氯、溴或碘，q和r为正整数且表示配合物的化学计量，s为正整数且表示配合物的电荷；
●如下通式的硫离子、硫氢根离子、多硫离子、多硫氢根离子和硫醇离子：S2-、HS-、[Sv]2-、[HSv]-、[RaS]-，其中v为2-10的正整数；
●配合物金属离子，如Fe(CN)6 3-、Fe(CN)6 4-、MnO4 -、Fe(CO)4 -。
在这些式中，Ra、Rb、Rc和Rd各自相互独立地为氢，C1-C30烷基，任选被一个或多个非相邻氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的C2-C18烷基，C6-C14芳基，C5-C12环烷基或具有氧、氮和/或硫原子的5-6元杂环，其中它们中的两个可以一起形成任选被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个未被取代或被取代的亚氨基间隔的不饱和、饱和或芳族环，并且其中所述基团可以各自额外被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代。
在这些式中，任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C1-C18烷基例如为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、2，4，4-三甲基戊基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、1，1-二甲基丙基、1，1-二甲基丁基、1，1，3，3-四甲基丁基、苄基、1-苯基乙基、α，α-二甲基苄基、二苯甲基、对甲苯基甲基、1-(对丁基苯基)-乙基、对氯苄基、2，4-二氯苄基、对甲氧基苄基、间乙氧基苄基、2-氰基乙基、2-氰基丙基、2-甲氧羰基乙基、2-乙氧羰基乙基、2-丁氧羰基丙基、1，2-二-(甲氧羰基)-乙基，2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、2-丁氧基乙基、二乙氧基甲基、二乙氧基乙基、1，3-二氧戊环-2-基、1，3-二噁烷-2-基、2-甲基-1，3-二氧戊环-2-基、4-甲基-1，3-二氧戊环-2-基、2-异丙氧乙基、2-丁氧基丙基、2-辛氧基乙基、氯甲基、三氯甲基、三氟甲基、1，1-二甲基-2-氯乙基、2-甲氧基异丙基、2-乙氧基乙基、丁硫基甲基、2-十二烷硫基乙基、2-苯硫基乙基、2，2，2-三氟乙基、2-羟基乙基，2-羟基丙基、3-羟基丙基、4-羟基丁基、6-羟基己基、2-氨基乙基、2-氨基丙基、4-氨基丁基、6-氨基己基、2-甲基氨基乙基、2-甲基氨基丙基、3-甲基氨基丙基、4-甲基氨基丁基、6-甲基氨基己基、2-二甲基氨基乙基、2-二甲基氨基丙基、3-二甲基氨基丙基、4-二甲基氨基丁基、6-二甲基氨基己基、2-羟基-2，2-二甲基乙基、2-苯氧基乙基、2-苯氧基丙基、3-苯氧基丙基、4-苯氧基丁基、6-苯氧基己基、2-甲氧基乙基、2-甲氧基丙基、3-甲氧基丙基、4-甲氧基丁基、6-甲氧基己基、2-乙氧基乙基、2-乙氧基丙基、3-乙氧基丙基、4-乙氧基丁基或6-乙氧基己基。
任选被一个或多个非相邻氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的C2-C18烷基例如为5-羟基-3-氧杂戊基、8-羟基-3，6-二氧杂辛基、11-羟基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-羟基-4-氧杂庚基、11-羟基-4，8-二氧杂十一烷基、15-羟基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-羟基-5-氧杂壬基、14-羟基-5，10-氧杂十四烷基、5-甲氧基-3-氧杂戊基、8-甲氧基-3，6-二氧杂辛基、11-甲氧基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-甲氧基-4-氧杂庚基、11-甲氧基-4，8-二氧杂十一烷基、15-甲氧基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-甲氧基-5-氧杂壬基、14-甲氧基-5，10-氧杂十四烷基、5-乙氧基-3-氧杂戊基、8-乙氧基-3，6-二氧杂辛基、11-乙氧基-3，6，9-三氧杂十一烷基、7-乙氧基-4-氧杂庚基、11-乙氧基-4，8-二氧杂十一烷基、15-乙氧基-4，8，12-三氧杂十五烷基、9-乙氧基-5-氧杂壬基或14-乙氧基-5，10-二氧杂十四烷基。
若两个基团形成环，则这些基团可作为稠合结构单元一起为1，3-亚丙基、1，4-亚丁基、2-氧杂-1，3-亚丙基、1-氧杂-1，3-亚丙基、2-氧杂-1，3-亚丙烯基、1-氮杂-1，3-亚丙烯基、1-C1-C4烷基-1-氮杂-1，3-亚丙烯基、1，4-丁-1，3-二烯亚基、1-氮杂-1，4-丁-1，3-二烯亚基或2-氮杂-1，4-丁-1，3-二烯亚基。
非相邻氧和/或硫原子和/或亚氨基的数目原则上不受限制，或者由基团或环结构单元的尺寸自动限制。通常而言，该数目在各个基团中不超过5个，优选不超过4个，或者非常特别优选不超过3个。此外，通常在两个杂原子之间存在至少一个，优选至少两个碳原子。
取代和未取代的亚氨基例如可以为亚氨基、甲基亚氨基、异丙基亚氨基、正丁基亚氨基或叔丁基亚氨基。
术语“官能基团”应理解为指例如下列基团：羧基、羧酰胺基、羟基、二-(C1-C4烷基)氨基、C1-C4烷氧羰基、氰基或C1-C4烷氧基。C1-C4烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C6-C14芳基例如为苯基、甲苯基、二甲苯基、α-萘基、β-萘基、4-联苯基、氯苯基、二氯苯基、三氯苯基、二氟苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、乙基苯基、二乙基苯基、异丙基苯基、叔丁基苯基、十二烷基苯基、甲氧基苯基、二甲氧基苯基、乙氧基苯基、己氧基苯基、甲基萘基、异丙基萘基、氯代萘基、乙氧基萘基、2，6-二甲基苯基、2，4，6-三甲基苯基、2，6-二甲氧基苯基、2，6-二氯苯基、4-溴苯基、2-或4-硝基苯基、2，4-或2，6-二硝基苯基、4-二甲基氨基苯基、4-乙酰基苯基、甲氧基乙基苯基或乙氧基甲基苯基。
任选被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代的C5-C12环烷基例如为环戊基、环己基、环辛基、环十二烷基、甲基环戊基、二甲基环戊基、甲基环己基、二甲基环己基、二乙基环己基、丁基环己基、甲氧基环己基、二甲氧基环己基、二乙氧基环己基、丁硫基环己基、氯代环己基、二氯环己基、二氯环戊基和饱和或不饱和双环体系，如降冰片基或降冰片烯基。
具有氧、氮和/或硫原子的5-6元杂环例如为呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、吲哚基、苯并噁唑基、二氧杂环戊烯基(dioxolyl)、二噁烯基(dioxyl)、苯并咪唑基、苯并噻唑基、二甲基吡啶基、甲基喹啉基、二甲基吡咯基、甲氧基呋喃基、二甲氧基吡啶基、二氟吡啶基、甲基噻吩基、异丙基噻吩基或叔丁基噻吩基。
优选的阴离子选自卤离子、含卤素的化合物和拟卤离子，二氰胺，羧酸根，硫酸根，亚硫酸根，磺酸根和磷酸根。
优选阴离子为氯离子、溴离子、碘离子、SCN-、OCN-、CN-、N(CN)2 -、乙酸根、C1-C4烷基硫酸根、Ra-COO-、RaSO3 -、RaRbPO4 -、甲烷磺酸根、甲苯磺酸根、C1-C4二烷基磷酸根、氢硫酸根或四氯铝酸根。
形成至少一种盐的阳离子和阴离子存在于离子液体中。
非常特别优选存在于本发明磁流变配制剂中的离子液体的阴离子和阳离子形成至少一种选自如下的盐：1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓正丁基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓正己基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓正辛基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基吡啶鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基吡啶鎓九氟丁基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、甲基三辛基铵-二(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓-2(2-甲氧基乙氧基)乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基磷酸盐、三(2-羟基乙基)甲基铵甲基硫酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐。
可磁化颗粒存在于本发明磁流变配制剂中。这些颗粒可为现有技术已知的任何所需的可磁化颗粒。
存在于本发明磁流变配制剂中的可磁化颗粒的平均直径为0.1-500μm，优选0.1-100μm，特别优选1-50μm。可磁化颗粒的形状可为均匀的或不规则的。它们例如可为球形、棒状或针状颗粒。优选使用基本球形的可磁化颗粒。大致球形的颗粒例如可通过使熔融金属雾化而获得(雾化粉末)。
对本发明而言，还可使用可磁化颗粒，尤其是具有不同粒度分布和/或包含不同材料的可磁化颗粒的混合物。
本发明磁流变配制剂优选包含选自含铁颗粒、含镍颗粒和含钴颗粒的可磁化颗粒。这些颗粒例如为铁、铁合金、氧化铁、亚硝酸铁、碳化铁、羰基铁、镍、钴、不锈钢、硅钢、其合金或混合物。然而，例如包含二氧化铬的颗粒也可存在。
可磁化颗粒可具有涂层；例如可使用用绝缘或防腐无机物质如硅酸盐、磷酸盐、氧化物、碳化物或氮化物，用其它金属或用至少一种聚合物涂覆的铁粉。
根据本发明特别优选的实施方案，羰基铁粉(CIP)颗粒作为可磁化颗粒存在于磁流变配制剂中。羰基铁粉优选通过使五羰基铁的分解而制备。各种类型的CIP是本领域熟练技术人员已知的。除了由热沉积获得的硬CIP类型外，也可使用还原的羰基铁粉。这类粉末摩擦较小且机械上较软。表面处理的类型以各种方式由硬的和还原的CIP品种产生。最通用的处理的羰基铁粉为硅酸盐或磷酸盐涂覆的铁粉，但也可获得其它变型。区别羰基铁粉的另一原则为颗粒各自的尺寸分布，其可对性能特征具有显著影响。分散的羰基铁粉颗粒的平均直径优选为1-30μm。原则上，所有的羰基铁粉品种适用于本发明。确切的选择取决于本发明磁流变配制剂的使用条件。
在本发明磁流变配制剂中，可磁化颗粒优选以基于磁流变配制剂的总重量为50-90重量％，特别优选70-88重量％的比例存在。
根据本发明的一个变型，磁流变配制剂除了离子液体外包含至少一种添加剂。添加剂优选选自触变剂、粘度调节剂、增稠剂、分散剂、表面活性添加剂、抗氧化剂、增滑剂(slip agent)/润滑剂和腐蚀抑制剂。
粘度调节剂可为可溶于离子液体且改变配制剂粘度的溶剂或聚合物添加剂。例如极性溶剂，如水、丙酮、乙腈、低分子量醇、胺、酰胺、DMF或DMSO，或聚合物添加剂，如未改性或改性的多糖、聚丙烯酸酯和聚脲是适合的。
如果本发明磁流变配制剂包含用作粘度调节剂的添加剂，则这些添加剂各自基于离子液体和添加剂的总重量以0.01-49重量％，特别优选0.01-30重量％，尤其是0.05-10重量％的浓度存在。
触变剂为建立流动极限且因此抵抗存在于磁流变配制剂中的液体中可磁化颗粒沉积的添加剂。本发明磁流变配制剂例如可包含至少一种选自如下的触变剂：蒙脱石类的天然和合成层状硅酸盐(合适的话例如蒙脱土类的疏水改性的层状硅酸盐，如公开在WO 01/03150A1中)，硅胶或(无定型)分散硅石(如公开在US 5,667,715中)，纤维状硅酸盐(例如微粉化的海泡石和硅镁土)，碳颗粒(如公开在US 5,354,488中)和聚脲(如公开在DE 19654461A1中)。也可使用基于聚碳水化合物如黄原胶-半乳甘露聚糖衍生物、瓜尔豆胶衍生物和阴离子或非离子纤维素醚或淀粉醚的触变剂。
可使用的层状硅酸盐的实例为膨润土、蒙脱土、锂蒙脱石或合成的层状硅酸盐，如购自Rockwood Additives Ltd.的
以及其疏水改性的变型。因为存在于磁流变配制剂中的液体的极性由于离子液体的特征而非常高，例如可使用导致可磁化颗粒沉积减少的简单的层状硅酸盐增稠剂。因此使用疏水改性且因此适用于疏水基油如聚α-烯烃和聚硅氧烷的层状硅酸盐是可以的，但不是绝对必需的。
如果本发明磁流变配制剂包含用作触变剂的添加剂，则这些添加剂各自基于磁流变配制剂优选以0.01-10重量％，特别优选0.01-5重量％，尤其是0.05-1重量％的浓度存在。
分散剂为改进了存在于磁流变配制剂中液体中可磁化颗粒沉积后的再分散性且防止其聚集的添加剂。由于离子液体的极性特征，在将具有亲水表面的可磁化颗粒如铁颗粒分散在本发明磁流变配制剂的液体中可省去分散剂。此时，例如在长期或连续应力之后且由于分散剂而出现的磁流变配制剂中的化学或物理变化不会发生。然而，分散剂也可用于本发明磁流变配制剂，例如聚合物分散剂如多糖、聚丙烯酸酯、聚酯(尤其是聚羟基硬脂酸)、醇酸树脂、长链烷氧基化物，以及聚氧化烯如购自BASF AG的
其为聚氧化乙烯/聚氧化丙烯/聚氧化乙烯嵌段共聚物和聚氧化丙烯/聚氧化乙烯/聚氧化丙烯嵌段共聚物。可能的分散剂此外还有本领域熟练技术人员已知且不必具体提及的阴离子、阳离子、两性和非离子表面活性剂。作为非离子表面活性剂的实例可提到糖类表面活性剂和醇烷氧基化物，作为阴离子表面活性剂的实例可提到羧酸阴离子如油酸根和硬脂酸根、烷基硫酸根、烷基醚硫酸根、烷基磷酸根、烷基醚磷酸根和链烷磺酸根和作为两性或两性离子表面活性剂的实例可提到烷基胺氧化物。
如果本发明磁流变配制剂包含用作分散剂的添加剂，则这些添加剂各自基于磁流变配制剂优选以0.01-5重量％，特别优选0.05-1重量％的浓度存在。
本发明磁流变配制剂可任选包含其它添加剂，如防滑剂如特氟隆粉、亚硫酸钼或石墨粉，腐蚀抑制剂、抗磨剂和抗氧化剂。
根据本发明的优选实施方案，存在于磁流变配制剂中的离子液体的动态粘度在25℃下为＜5000mPa·s，优选＜1000mPa·s，特别优选＜200mPa·s(优选根据DIN 51562或ISO 3105，使用购自Schott的501型Ubbelohde粘度计测量)。此外，磁流变配制剂的离子液体的粘度在-30℃下为＜20000mPa·s，特别优选＜10000mPa·s，非常特别优选＜2000mPa·s。
本发明此外涉及一种通过使可磁化颗粒分散在包含含阴离子和阳离子的离子液体的液体中而制备磁流变配制剂的方法。
制备例如以首先加入离子液体(且合适的话配有添加剂)的方式而进行。在使离子液体与磁流变配制剂的其它组分混合之前，可将其加热以降低其粘度。为了制备磁流变配制剂，将可磁化颗粒分散在包含离子液体的液体中。然而，还可将可磁化颗粒搅拌入离子液体中且仅在随后加入添加剂。磁流变配制剂的均化例如借助合适搅拌装置而进行。将所得磁流变配制剂任选在减压下脱气。
本发明此外涉及本发明磁流变配制剂在可控设备如减震器、离合器、制动器和其它装置，尤其是例如触觉装置、碰撞吸收器、线控转向系统、线控制动系统、密封装置、保留系统(retaining system)、假体、健身器材和轴承中应用的用途。
在下文中参考实施例更详细地说明本发明。
A)本发明磁流变配制剂的三个实施例和对比例
实施例1：
磁流变配制剂由19.5重量％EMIM EtSO4(1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐)、0.5重量％作为触变剂的层状硅酸盐(购自Rockwood AdditivesLtd.的
RDS)和80重量％作为可磁化颗粒的购自BASF AG的羰基铁粉SQ组成。
实施例2：
磁流变配制剂由22.34重量％1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、0.66重量％作为触变剂的购自Rockwood Additives Ltd.的层状硅酸盐
RDS和77重量％作为可磁化颗粒的平均粒径为4μm的羰基铁粉组成。
实施例3：
23重量％1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐和77重量％作为可磁化颗粒的购自BASF AG的ON型羰基铁粉。
对比例：
23重量％购自BASF AG的聚α-烯烃
DS 192和77重量％购自BASF AG的ON型羰基铁粉。
磁流变配制剂的性能列在表1和2中。
表1包括在没有磁场下，在各种温度(-30℃和25℃)和剪切速率(10s-1和100s-1)下以及在磁场(磁通量密度0.7T)下，在25℃和1s-1下磁流变配制剂的剪切应力τ。
磁场下配制剂的流变表征在购自Anton Paar GmbH，配有同样购自Anton Paar GmbH的磁测量池MRD 180/1T的市售流变仪PhysicaMCR501中进行。测量在以20mm直径转子作为标准供应的板-板排列中进行且板间隔为0.3mm。用测定磁通量密度的样品校准磁测量池使用购自F.W.Bell的高斯计(9500型，F.W.Bell 1X探针)进行。在安装样品之后，进行测量池的完全去磁。为建立可再现的测量条件，在每次测量之前以10s-1的剪切速率将样品预剪切20s，随后经10s的静止阶段。在螺线管的给定电流强度下，运行各种剪切速率(如0.1s-1、1s-1、10s-1、100s-1)。在持续10s之后，取得测量值。假定牛顿液体，计算这类剪切应力。
在没有磁场下配制剂的流变表征在直径为40mm，锥角为2°的锥板旋转几何结构(购自Thermo Haake的RheoStress 150流变仪)中进行。测量模式为剪切应力控制，剪切应力中的步骤并持续操作1s(典型的剪切应力范围为0.05-2500Pa)，绘制流动曲线。从所述曲线中读出属于剪切速率10s-1和100s-1的剪切应力。
表1：
| τ[Pa]10s-1-30℃ | τ[Pa]100s-125℃ | τ[kPa]1s-10.7T，25℃ | |
| 实施例1 | 270 | 210 | 82 |
| 实施例2 | 50 | 25 | 74 |
| 实施例3 | 42 | 23 | 68 |
| 对比例 | n.d. | n.d. | n.d. |
n.d.＝不能测定，因为出现立即分离
表2包括关于在-40℃下流动行为，再分散性，28天后的再分散性和油分离的数据。
表2：
| 流动行为-40℃ | 再分散性2000g；15分钟 | 28天后的再分散性 | 28天后的油分离[％] | |
| 实施例1 | 0 | + | ++ | 11 |
| 实施例2 | ++ | ++ | ++ | 15 |
| 实施例3 | + | 0 | + | 35 |
| 对比例 | n.d. | -- | -- | 50 |
n.d.＝不能测定，因为出现立即分离
试验方法说明：
a)在-40℃下流动行为
使配制剂在带螺帽的玻璃瓶中冷却至-40℃。随后，在将玻璃瓶倾斜约130°后评价流动行为。玻璃瓶中又形成水平液面的速率是关键性的。
++：快速流动(粘度低)
+：慢速流动(粘的)
0：非常慢地流动(粘滞)
-：固体
b)再分散性(2000g；15分钟)
使磁流变配制剂在离心机中在4000rpm下离心分离15分钟。由于重力，这里出现2000倍加速度的离心力。在离心分离后，试验沉积物的再分散性。为此，将实验刮刀插入沉积物(至容器底部之上3mm)并转180°。定性评价抵抗刮刀运动的阻力：
++：阻力很低(非常易于再分散)
+：阻力低(易于再分散)
0：阻力高(可再分散)
-：阻力非常高(再分散差)
--：刮刀几乎不能转(不可再分散)
c)在28天后的再分散性：
将磁流变配制剂装入具有螺帽的玻璃瓶中，至高度为5厘米。在28天后，将实验刮刀插入配制剂中至玻璃瓶底部之上3mm并转180°。定性评价抵抗刮刀运动的阻力：
++：阻力很低(非常易于再分散)
+：阻力低(易于再分散)
0：阻力高(可再分散)
-：阻力非常高(再分散差)
--：刮刀几乎不能转(不可再分散)
d)油分离：
将磁流变配制剂装入具有螺帽的带刻度试管中并在20℃下28天后将油分离以百分数读出。
B)加热时质量损失的实验和对比实验
使可在-40℃下流动且具有不同液体组成的三种磁流变配制剂(其中之一为本发明磁流变配制剂)经受热重分析(TGA)并在空气中以5℃/min的速率将其加热至250℃(设备：Netzsch STA 449C)。获得的三种配制剂的质量损失如下：
| 基液 | 重量损失Δm | 在高温下使用的评价 |
| i)聚α-烯烃(Durasyn162) | -5.3％(30-250℃) | 不适用 |
| ii)硅油(Wacker DM5) | -2.0％(30-250℃) | 不使用 |
| iii)离子液体：1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐 | -0.9％(30-250℃) | 适用 |
所研究的三种磁流变配制剂具有如下组成：
i)9.38重量％聚α-烯烃(购自BASF AG的DS192)和90重量％购自BASF AG的ON型羰基铁粉和0.40重量％分散剂Disperbyk DB 108(Byk-Chemie)+0.24重量％Bentone SD 3(Elementis Specialties)
ii)16.65重量％聚二甲基硅氧烷Wacker DM5+83重量％购自BASFAG的SQ型羰基铁粉+0.35重量％Bentone SD3
iii)19.5重量％1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐和80重量％作为可磁化颗粒的购自BASF AG的SQ型羰基铁粉和0.5重量％作为触变剂的购自Rockwood Additives Ltd的层状硅酸盐
SD3。
C)在低含量羰基铁粉(CIP)(约80重量％)下的剪切应力的实验和对比实验
实验在25℃下以10s-1的剪切速率进行。
a)使用本发明磁流变配制剂的实验：
22.34重量％1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐和77重量％作为可磁化颗粒的羰基铁粉和0.66重量％作为触变剂的购自Rockwood Additives Ltd.的层状硅酸盐
RDS
b)第一个对比实验：17.75重量％聚二甲基硅氧烷Wacker DM5和82重量％购自BASF AG的ON型羰基铁粉和0.25重量％Bentone SD3。
c)第二个对比实验：18.67重量％聚α-烯烃(十二烷的二聚体)和80重量％购自BASF AG的ON型羰基铁粉和0.66重量％分散剂Borchi Gen BG911(Borchers GmbH)和0.67重量％层状硅酸盐Bentone SD3。
| 磁感应/T | a)剪切应力/kPa | b)剪切应力/kPa | c)剪切应力/kPa |
| 0.00 | 0.0122 | 0.0511 | 0.00320 |
| 0.05 | 1 | 0.762 | 0.469 |
| 0.10 | 3.16 | 2.61 | 1.35 |
| 0.20 | 10.6 | 8.85 | 4.23 |
| 0.30 | 20.7 | 18 | 8.5 |
| 0.40 | 33.0 | 26 | 13.4 |
| 0.50 | 45.7 | 35.3 | 18.1 |
| 0.60 | 59 | 43.5 | 22.4 |
| 0.70 | 70 | 50.4 | 26.1 |
| 0.80 | 75.9 | 54.8 | 29.5 |
| 0.90 | 80.1 | 56.5 | 31.6 |
| 1.00 | 82.6 | 58.1 | 33.1 |
D)适合本发明磁流变配制剂的各种离子液体的粘度
| 离子液体 | 在下述温度之上为液体[℃] | 20℃粘度[mPa·s] |
| 1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐 | ＜-20 | 214 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐 | ＜-20 | 122 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺 | ＜-20 | 22 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓正丁基硫酸盐 | 24 | 173 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓正己基硫酸盐 | 7 | 371 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓正辛基硫酸盐 | -9 | 471 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐 | ＜-20 | 22 |
| 1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐 | ＜20 | 54 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐 | 9 | 26 |
| 1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐 | -10 | 32 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐 | ＜20 | 93 |
| 1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐 | ＜20 | 554 |
| 1-乙基-3-甲基吡啶鎓乙基硫酸盐 | ＜-65 | 152 |
| 1-乙基-3-甲基吡啶鎓九氟丁基磺酸盐 | -6 | 225 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐 | 15 | |
| 1-丁基甲基咪唑鎓四氟硼酸盐 | ＜-65 | 104 |
| 1-己基甲基咪唑鎓四氟硼酸盐 | ＜-65 | 250 |
| 1-甲基-3-辛基咪唑鎓四氟硼酸盐 | ＜-65 | 400 |
| 1-甲基-3-辛基咪唑鎓六氟磷酸盐 | ＜-65 | 900 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐 | ＜-65 | 560 |
| 1-己基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐 | ＜-65 | 900 |
| 甲基三辛基铵二(三氟甲基磺酰基)酰亚胺 | ＜-65 | 630 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓2-(2-甲氧基乙氧基)乙基硫酸盐 | ＜-65 | 205 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基磷酸盐 | 20 | 554 |
| 1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐 | 28 | 4320 |
特别优选将在20℃下粘度＜1000mPa·s且在低于-20℃的温度下仍为液体的离子液体用于本发明磁流变配制剂。这些离子液体尤其为1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基吡啶鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、甲基三辛基铵二(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和1-乙基-3-甲基咪唑鎓2-(2-甲氧基乙氧基)乙基硫酸盐。
Claims (14)
1.一种磁流变配制剂，其中所述磁流变配制剂包含：
·包含阴离子和阳离子的离子液体，
·平均直径为0.1-500μm的分散的可磁化颗粒，和
·合适的话添加剂。
2.根据权利要求1的磁流变配制剂，其中所述磁流变配制剂包含至少一种选自触变剂、粘度调节剂、增稠剂、分散剂、表面活性添加剂、抗氧化剂、防滑剂/润滑剂和腐蚀抑制剂的添加剂。
3.根据权利要求1或2的磁流变配制剂，其中在每种情况下基于磁流变配制剂的总重量，所述离子液体重量比例与所述添加剂重量比例的比例大于1。
4.根据权利要求1-3中任一项的磁流变配制剂，其包含选自含铁颗粒、含镍颗粒和含钴颗粒的可磁化颗粒。
5.根据权利要求4的磁流变配制剂，其中平均直径为1-30μm的羰基铁颗粒作为可磁化颗粒存在。
6.根据权利要求1-5中任一项的磁流变配制剂，其中存在于所述离子液体中的阴离子和阳离子形成至少一种通式(I)的盐：
[A]+ n[Y]n- (I)，
其中n为1、2、3或4，[A]+为季铵阳离子、氧鎓阳离子、锍阳离子
或鏻阳离子且[Y]n-为单-、二-、三-或四价阴离子；
通式(II)的混合盐：
[A1]+[A2]+[Y]n- (IIa)，其中n＝2；
[A1]+[A2]+[A3]+[Y]n- (IIb)，其中n＝3；或
[A1]+[A2]+[A3]+[A4]+[Y]n-(IIc)，其中n＝4；和
其中[A1]+、[A2]+、[A3]+和[A4]+相互独立地选自对[A]+所提到的基团且
[Y]n-具有在(A)下所提到的含义；或
通式(III)的混合盐：
[A1]+[A2]+[A3]+[M1]+[Y]n- (IIIa)，其中n＝4；
[A1]+[A2]+[M1]+[M2]+[Y]n- (IIIb)，其中n＝4；
[A1]+[M1]+[M2]+[M3]+[Y]n- (IIIc)，其中n＝4；
[A1]+[A2]+[M1]+[Y]n- (IIId)，其中n＝3；
[A1]+[M1]+[M2]+[Y]n- (IIIe)，其中n＝3；
[A1]+[M1]+[Y]n- (IIIf)，其中n＝2；
[A1]+[A2]+[M4]2+[Y]n- (IIIg)，其中n＝4；
[A1]+[M1]+[M4]2+[Y]n- (IIIh)，其中n＝4；
[A1]+[M5]3+[Y]n- (IIIi)，其中n＝4；或
[A1]+[M4]2+[Y]n- (IIIj)，其中n＝3，和
其中[A1]+、[A2]+和[A3]+相互独立地选自对[A]+所提到的基团，[Y]n-具有在(A)下所提到的含义且[M1]+、[M2]+、[M3]+为单价金属阳离子，
[M4]2+为二价金属阳离子和[M5]3+为三价金属阳离子。
7.根据权利要求1-6中任一项的磁流变配制剂，其中所述离子液体包含至少一种选自式(IVa)-(IVy)的阳离子以及含该结构的低聚物：
其中：
·基团R为氢、具有1-20个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团；和
·基团R1-R9相互独立地为氢、磺基或具有1-20个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团，其中在上式(IV)中与碳原子键合(且不与杂原子键合)的基团R1-R9额外还可为卤素或官能基团；或来自R1-R9系列的两个相邻基团还可一起为具有1-30个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的二价含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团。
8.根据权利要求7的磁流变配制剂，其中所述离子液体包含下式的咪唑鎓离子：
·其中基团R为氢、具有1-20个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团；和
·其中R1为氢、甲基、乙基、1-丙基、1-丁基、1-戊基、1-己基、1-辛基、2-羟基乙基或2-氰基乙基且R2-R4相互独立地为氢、甲基或乙基。
9.根据权利要求7或8的磁流变配制剂，其中所述离子液体包含下式的吡啶鎓离子：
·其中基团R为氢、具有1-20个碳原子且未被取代或被1-5个杂原子或官能基团取代或间隔的含碳有机、饱和或不饱和、无环或环状、脂族、芳族或芳脂族基团；
且其中
·基团R1-R5之一为甲基、乙基或氯且其余基团R1-R5为氢；
·R3为二甲基氨基且其余基团R1、R2、R4和R5为氢；
·所有基团R1-R5为氢；
·R2为羧基或羧酰胺基且其余基团R1、R2、R4和R5为氢；或
·R1和R2或R2和R3为1，4-丁-1，3-二烯亚基且其余基团R1、R2、R4和R5为氢。
10.根据权利要求1-9中任一项的磁流变配制剂，其中所述离子液体包含至少一种选自如下的阴离子：
·下式的卤离子和含卤素化合物和拟卤离子：F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、AlCl4 -、Al2Cl7 -、Al3Cl10 -、AlBr4 -、FeCl4 -、BCl4 -、SbF6 -、ASF6 -、ZnCl3 -、SnCl3 -、CuCl2 -、CF3SO3 -、(CF3SO3)2N-、CF3CO2 -、CCl3CO2 -、CN-、SCN-、OCN-
·如下通式的硫酸根、亚硫酸根和磺酸根：SO4 2-、HSO4 -、SO3 2-、HSO3 -、RaOSO3 -、RaSO3 -
·如下通式的磷酸根：PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、RaPO4 2-、HRaPO4 -、RaRbPO4 -
·如下通式的膦酸根和次膦酸根：RaHPO3 -、RaRbPO2 -、RaRbPO3 -
·如下通式的亚磷酸根：PO3 3-、HPO3 2-、H2PO3 -、RaPO3 2-、RaHPO3 -、RaRbPO3 -
·如下通式的亚膦酸根和次亚膦酸根：RaRbPO2 -、RaHPO2 -、RaRbPO-、RaHPO-
·如下通式的羧酸：RaCOO-
·如下通式的硼酸根：BO3 3-、HBO3 2-、H2BO3 -、RaRbBO3 -、RaHBO3 -、RaBO3 2-、B(ORa)(ORb)(ORc)(ORd)-、B(HSO4)-、B(RaSO4)-
·如下通式的有机硼酸根：RaBO2 2-、RaRbBO-
·如下通式的碳酸根和碳酸酯：HCO3 -、CO3 2-、RaCO3 -
·如下通式的硅酸根和硅酸酯：SiO4 4-、HSiO4 3-、H2SiO4 2-、H3SiO4 -、RaSiO4 3-、RaRbSiO4 2-、RaRbRcSiO4 -、HRaSiO4 2-、H2RaSiO4 -、HRaRbSiO4 -
·如下通式的烷基-或芳基硅烷盐：RaSiO3 3-、RaRbSiO2 2-、RaRbRcSiO-、RaRbRcSiO3 -、RaRbRcSiO2 -、RaRbSiO3 2-
·如下通式的羧酰亚胺、二(磺酰基)酰亚胺、磺酰亚胺和二氰胺：
·如下通式的甲基化物：
·如下通式的烷氧离子和芳基氧离子：RaO-；
·如下通式的卤化金属酸根：[MqHalr]s-，其中M为金属且Hal为氟、氯、溴或碘，q和r为正整数且表示配合物的化学计量，s为正整数且表示配合物的电荷；
·如下通式的硫离子、硫氢根离子、多硫离子、多硫氢根离子和硫醇离子：S2-、HS-、[Sv]2-、[HSv]-、[RaS]-，
其中v为2-10的正整数；和
·配合物金属离子，如Fe(CN)6 3-、Fe(CN)6 4-、MnO4 -、Fe(CO)4 -，其中：Ra、Rb、Rc和Rd各自相互独立地为氢，C1-C18烷基，任选被一个或多个非相邻氧和/或硫原子和/或一个或多个取代或未取代的亚氨基间隔的C2-C18烷基，C6-C14芳基，C5-C12环烷基或具有氧、氮和/或硫原子的5-6元杂环，其中它们中的两个可以一起形成任选被一个或多个氧和/或硫原子和/或一个或多个未被取代或被取代的亚氨基间隔的不饱和、饱和或芳族环，并且其中所述基团可以各自额外被官能基团、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、卤素、杂原子和/或杂环取代。
11.根据权利要求1-10中任一项的磁流变配制剂，其中所述阴离子和阳离子形成至少一种选自如下的盐：1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓正丁基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓正己基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓正辛基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基吡啶鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基吡啶鎓九氟丁基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、甲基三辛基铵二(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓2-(2-甲氧基乙氧基)乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基磷酸盐、三(2-羟基乙基)甲基铵甲基硫酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐。
12.根据权利要求1-11中任一项的磁流变配制剂，其中所述离子液体在25℃下的动态粘度为＜5000mPa·s。
13.一种制备根据权利要求1-12中任一项的磁流变配制剂的方法，其包括使可磁化颗粒分散在包含含阴离子和阳离子的离子液体的液体中。
14.根据权利要求1-12中任一项的磁流变配制剂在选自减震器、离合器、制动器的可控设备和其它装置，例如健身器材、触觉装置、保留系统、碰撞吸收器、线控转向系统、线控制动系统、密封装置、假体和轴承中的用途。
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