CN103275796A

CN103275796A - 一种磁流变液

Info

Publication number: CN103275796A
Application number: CN2013102101553A
Authority: CN
Inventors: 徐赵东; 郭维阳; 张香成; 陈兵兵
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开了一种高性能磁流变液，该磁流变液由重量百分比50～80%的混合羰基铁粉、10～40%的载液、0.5～2%的表面活性剂、0.5～2%的触变剂、0.5～2%的抗氧化剂、0.5～2%的固体润滑剂以及0.5～2%的分散剂组成，相比于现有技术，本发明通过在微米级羰基铁粉中添加少量的纳米级羰基铁粉，不仅可以显著提高磁流变液的沉降稳定性，而且还能够提高磁流变液在磁场下的剪切屈服应力，本发明的磁流变液经1年静置以后，仍表现出良好的抗沉降性和抗团聚性，本发明的磁流变液可广泛用于航空航天、机械、车辆或土木建筑结构智能减振（震）领域。

Description

一种磁流变液

技术领域

本发明涉及一种高性能磁流变液。

背景技术

磁流变液是一种新兴的智能材料，是具有随外加磁场变化而有可控流变特征的非胶体性质的悬浮液体。在工程中应用广泛的磁流变阻尼器正是充分利用磁流变液的可调智能特性制作而成，因此磁流变液的性能直接影响阻尼器的性能。

磁流变液目前存在的主要问题是由于长时间的静置和介质间的较大比重差造成的沉降问题及稳定性问题，人们采用众多的表面活性剂等添加剂对悬浮粒子表面进行两亲相处理，但是效果往往不是太好。已有试验表明，磁流变液的流变活性直接与磁性颗粒的浓度有关，颗粒浓度越高，其流变活性越大，但是颗粒浓度的大小，又直接影响磁流变液的稳定性。我们在进行磁流变液的试验时发现：当使用微米级的羰基铁粉时，其在固化的条件下能够提供较高的屈服应力，但是由于液体的沉降速率与颗粒半径d²成正比，因此大粒径颗粒的稳定性较差。相反如果使用纳米级羰基铁粉，稳定性能够大幅度的提高。

由于微米级磁性颗粒的比饱和磁化强度较低，而纳米级磁流变液的磁性颗粒粒径较小，这两个因素都是影响磁流变液剪切屈服应力的主要因素。单独使用纳米级磁性颗粒或者微米级磁性颗粒的磁流变液，均存在磁流变液的剪切屈服应力不是最优以及其剪切屈服应力相对于零场粘度的可调性不是最好的现实问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高稳定性、高剪切屈服应力的磁流变液。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种磁流变液，由如下重量百分比的组分组成：

混合羰基铁粉50～80%

其中，所述混合羰基铁粉为微米级羰基铁粉和纳米级羰基铁粉按质量比为5:1～20:1的混合。

其中，所述微米级羰基铁粉的粒径为

所述纳米级羰基铁粉的粒径为50～300nm。

其中，所述载液为标号为500号的甲基硅油或植物油。

其中，所述表面活性剂为阴离子型双子表面活性剂，选用N，N′-二乙基磺酸钠。

其中，所述触变剂为有机膨润土。

其中，所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯。

其中，所述固体润滑剂为石墨。

其中，所述分散剂为油酸。

在微米级羰基铁粉中加入纳米级羰基铁粉，使羰基铁粉颗粒与载液共同构成的分散介质密度增大，减小了载液与羰基铁粉颗粒之间的密度差，从而提高了磁流变液的稳定性。同时，由于纳米级羰基铁粉的布朗运动，在磁流变液中不断运动和碰撞，加速了羰基铁粉磁性粒子的动能，对羰基铁粉磁性粒子的沉降起到了一定的阻碍作用，使磁流变液的稳定性增加。

根据磁流变液剪切屈服应力公式

由于纳米级羰基铁粉具有较高的比饱和磁化强度，少量的纳米级羰基铁粉的加入，提高了混合羰基铁粉颗粒的比饱和磁化强度M_s，在有磁场条件下，不影响磁流变液中微米级的羰基铁粉颗粒形成链式结构，公式中，羰基铁粉颗粒的体积分数

真空磁导率

和外加磁场强度H₀均没有改变，因此提高了磁流变液在有磁场下的剪切屈服应力。

有益效果：相比于现有技术，本发明通过在微米级羰基铁粉中添加纳米级羰基铁粉，不仅可以显著提高磁流变液的稳定性，而且还能够提高磁流变液在磁场下的剪切屈服应力。本发明的磁流变液在静置1年以后，仍表现出良好的抗沉降性和抗团聚性，本发明的磁流变液可广泛用于航空航天、机械、车辆或土木建筑结构智能减振（震）领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1：

将经表面处理过的微米级羰基铁粉225克和纳米级羰基铁粉45克混合，将混合好的羰基铁粉加入到33.75克甲基硅油中，搅拌2h；再加入6.75克表面活性剂N，N′-二乙基磺酸钠，搅拌1h；接着加入6.75克分散剂油酸，搅拌1h；然后再加入6.75克固体润滑剂石墨，搅拌2h；接着加入6.75克触变剂有机膨润土，搅拌2h；最后加入6.75克抗氧化剂二丁基羟基甲苯，搅拌2h；将搅拌好的混合物料放入球磨机中搅拌4h即可得到本发明的磁流变液，所得的磁流变液中各组分的重量百分比为：混合羰基铁粉80%，载液10%，N，N′-二乙基磺酸钠2%，油酸2%，石墨2%，有机膨润土2%，二丁基羟基甲苯2%。

本发明的磁流变液在静置1年以后，观察发现其沉降量小于8%，表现出良好的抗沉降性和抗团聚性，在外加磁场下（1T），磁流变液剪切屈服应力达到60kPa。

实施例2：

将经表面处理过的微米级羰基铁粉220克和纳米级羰基铁粉11克混合，将混合好的羰基铁粉加入到184.8克植物油中，搅拌2h，然后加入9.24克表面活性剂N，N′-二乙基磺酸钠，搅拌1h；接着加入9.24克分散剂油酸，搅拌1h；然后再加入9.24克固体润滑剂石墨，搅拌2h；接着再加入9.24克触变剂有机膨润土，搅拌2h；最后加入9.24克抗氧化剂二丁基羟基甲苯，搅拌2h；将搅拌好的混合物料放入球磨机中搅拌4h即可得到本发明的磁流变液，所得的磁流变液中各组分的重量百分比为：混合羰基铁粉50%，载液40%，N，N′-二乙基磺酸钠2%，油酸2%，石墨2%，有机膨润土2%，二丁基羟基甲苯2%。

本发明的磁流变液在静置1年以后，观察发现其沉降量小于7%，表现出良好的抗沉降性和抗团聚性，在外加磁场下（1T），磁流变液剪切屈服应力达到62kPa。

实施例3：

将经表面处理过的微米级羰基铁粉350克和纳米级羰基铁粉70克混合，将混合好的羰基铁粉加入到165克植物油中，搅拌2h，然后加入3克表面活性剂N，N′-二乙基磺酸钠，搅拌1h；接着加入3克分散剂油酸，搅拌1h；然后再加入3克固体润滑剂石墨，搅拌2h；接着再加入3克触变剂有机膨润土，搅拌2h；最后加入3克抗氧化剂二丁基羟基甲苯，搅拌2h；将搅拌好的混合物料放入球磨机中搅拌4h即可得到本发明的磁流变液，所得的磁流变液中各组分的重量百分比为：混合羰基铁粉70%，载液27.5%，N，N′-二乙基磺酸钠0.5%，油酸0.5%，石墨0.5%，有机膨润土0.5%，二丁基羟基甲苯0.5%。

本发明的磁流变液在静置1年以后，观察发现其沉降量小于6%，表现出良好的抗沉降性和抗团聚性，在外加磁场下（1T），磁流变液剪切屈服应力达到61kPa。

Claims

1.一种磁流变液，其特征在于：由如下重量百分比的组分组成：

2.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述混合羰基铁粉为微米级羰基铁粉和纳米级羰基铁粉按质量比为5:1～20:1的混合。

3.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于：所述微米级羰基铁粉的粒径为所述纳米级羰基铁粉的粒径为50～300nm。

4.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述载液为甲基硅油或植物油。

5.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子型双子表面活性剂。

6.根据权利要求5所述的磁流变液，其特征在于：所述阴离子型双子表面活性剂为N，N′-二乙基磺酸钠。

7.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述触变剂为有机膨润土。

8.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯。

9.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述固体润滑剂为石墨。

10.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述分散剂为油酸。