CN103952210B - 一种防止电流变液分散介质挥发的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止电流变液分散介质挥发的方法。该方法采用简单的物理共混法，在电流变液悬浮体系中加入少量与分散相颗粒带异种电荷的防挥发剂，经实验验证，加入该防挥发剂后电流变液仍然能够保持其屈服应力性能，同时其分散介质的挥发大大降低，另外该方法成本低、简单易操作，因此具有良好的应用前景。

Description

一种防止电流变液分散介质挥发的方法
技术领域
本发明涉及电流变液技术领域，尤其涉及一种防止电流变液分散介质挥发并且不降低屈服强度的方法。
背景技术
电流变液通常是一种悬浮液，由具有高介电常数的固体分散相颗粒均匀分散在低介电常数的绝缘液体中而形成。在电场作用下电流变液具有剪切强度(弹性模量或流变性质)连续可调、快速响应(ms量级)和可逆转变的特性。电流变液的这种软硬程度可调的奇特性质可用于制造阻尼系统、减震系统、制动系统、液体阀门、机电耦合控制等，在工业技术领域中具有广泛的用途。
研究表明，电流变液样品在非密封状态放置一段时间会出现“变干”的现象，即样品失去原本的流动性，这是由于电流变液中的分散介质，即绝缘液体挥发所致。因此，分散介质的挥发极大地影响了电流变液的使用稳定性和重复性。对于电流变液器件而言，通常需要采用专用密封装置来防止分散介质的挥发。例如，申请号为96250830.6的中国专利中公开的可变阻尼器的减震装置上添加了密封圈。此外，在很多电流变液器件或储存设备上也设有防挥发性瓶盖等密封装置，如申请号为201110110597.1、201320063885.0的中国专利中公开的防挥发性瓶盖，申请号为201220587027.1、200720022568.9的中国专利中公开的防挥发性储液瓶等。但是，密封装置的安装将导致使用成本增加，因此寻找一种简单易行且低成本的防止电流液分散介质挥发的方法变得尤为重要。
发明内容
本发明是针对上述电流变液中的分散介质易挥发的问题，提供一种防止电流变液中绝缘液体挥发的方法，该方法简单易行，并且不会降低电流变液的屈服强度。
本发明的设计思路为：在电流变液中添加适量与分散相颗粒电性不同的物质(本文统称该物质为防挥发剂)，由于静电吸附作用，使少量分散相颗粒表面电荷的绝对值降低而发生聚沉，绝缘液体上层中的分散相颗粒数量因此而减少，从而降低了表面蒸汽压，达到油封的作用，有效阻止电流变液中分散介质的挥发。
即，本发明采用的技术方案为：一种防止电流变液分散介质挥发的方法，在分散相颗粒和分散介质混合形成的电流变液中加入防挥发剂，所述的防挥发剂带有与分散相颗粒异种的电荷，并且所述的防挥发剂体积占其与分散介质体积之和的0.1％～10％，即所述的防挥发剂体积占该防挥发剂与分散介质体积之和的0.1％～10％。
所述的分散相颗粒是指具有较高介电常数的颗粒，包括但不限于钛氧基颗粒等。作为优选，钛氧基颗粒是钙钛氧(CTO)颗粒、草酸氧钛(TOC)颗粒、氧化钛颗粒等中的一种或者两种以上的组合。
所述的分散介质是指具有低介电常数和低电导率的绝缘液体，包括但不限于二甲基硅油、含氢硅油、蓖麻油、变压器油等中的一种或者两种以上的组合。
作为优选，所述的防挥发剂是与分散相颗粒带有异种电荷的绝缘液体，包括但不限于氨基硅油、羟基硅油、聚醚胺等中的一种或者两种以上的组合。
作为优选，所述的防挥发剂体积占其与分散介质体积之和的0.5％～8％。
作为优选，所述的电流变液中，分散相颗粒的体积百分比为10～30％。
综上所述，本发明采用简单的物理共混法，在电流变液悬浮体系中加入少量防挥发剂，经实验验证，加入防挥发剂后仍然能够保持电流变的屈服应力性能，并且分散介质的挥发大大减少，另外该方法成本低、简单易操作，因此是一种防止电流变液分散介质挥发的有效方法。
附图说明
图1为实施例1-4以及对比实施例1-4中电流变液的挥发性能图；
图2为实施例1-4以及对比实施例1-4中电流变液的屈服强度性能图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
将钙钛氧(CTO)颗粒与含氢硅油混合，再向其中加入与含氢硅油体积比为8:92的防挥发剂氨基硅油，并混合均匀，得到电流变液，该电流变液中分散相颗粒的体积分数为25％。
从上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试。该挥发性测试具体为：采用高精度电子天平分别间隔24h、48h、72h、120h、240h、360h对电流变液进行称重，记录失重含量，从而确定该电流变液的防挥发性能。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作电流变液的屈服强度测试。屈服强度测试方法具体为：采用Thermal-HaakeRS6000旋转流变仪(平行板系统，转子型号为PPER15)，在不同的电场强度：0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0kV/mm下，采用速率控制模式，剪切速率设定为0.2s-1，记录电流变液粘度突然下降时的剪切应力值为屈服强度值。
对比实施例1：
本实施例是上述实施例1的对比实施例。
本实施例中，将钙钛氧(CTO)颗粒与含氢硅油混合均匀，得到电流变液，该电流变液中分散相颗粒的体积分数为25％。
将上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试，该挥发性测试方法与实施例1中的挥发性测试方法完全相同。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
实施例2：
将钙钛氧(CTO)颗粒与二甲基硅油混合，再向其中加入与二甲基硅油体积比为5:95的防挥发剂聚醚胺，并混合均匀，得到电流变液，该电流变液中分散相颗粒的体积分数为20％。
从上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试，该挥发性测试方法与实施例1中的挥发性测试方法完全相同。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
对比实施例2：
本实施例是上述实施例2的对比实施例。
本实施例中，将钙钛氧(CTO)颗粒与二甲基硅油混合均匀，得到电流变液，分散相颗粒的体积分数为20％。
从上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试，该挥发性测试方法与实施例1中的挥发性测试方法完全相同。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
实施例3：
将草酸氧钛(TOC)颗粒与蓖麻油混合，再向其中加入与蓖麻油体积比为2:98的防挥发剂氨基硅油，并混合均匀，得到电流变液，该电流变液中分散相颗粒的体积分数为15％。
从上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
对比实施例3：
本实施例是上述实施例3的对比实施例。
本实施例中，将草酸氧钛(TOC)颗粒与蓖麻油混合均匀，得到电流变液，分散相颗粒的体积分数为15％。
从上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试，该挥发性测试方法与实施例1中的挥发性测试方法完全相同。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
实施例4：
将氧化钛颗粒与变压器油混合，再向其中加入与变压器油体积比为0.5:99.5的防挥发剂羟基硅油，并混合均匀，得到电流变液，该电流变液中分散相颗粒的体积分数为10％。
从上述制得的电流变液中取出5mL样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试，该挥发性测试方法与实施例1中的挥发性测试方法完全相同。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
对比实施例4：
本实施例是上述实施例4的对比实施例。
本实施例中，将氧化钛颗粒与变压器油混合均匀，得到电流变液，分散相颗粒的体积分数为10％。
从上述制得的电流变液中取出5mL的样品装入瓶中，敞口置于25℃的恒温烘箱中进行挥发性测试，该挥发性测试方法与实施例1中的挥发性测试方法完全相同。
从上述制得的电流变液中取出另一部分用作屈服强度测试。屈服强度测试方法与实施例1中的电流变测试方法完全相同。
图1是上述实施例1-4以及对比实施例1-4中电流变液的挥发性能图。从图1中可以看出，实施例1与对比实施例1中的电流变液的挥发性能差异很大，实施例1中添加防挥发剂后电流变液的挥发远小于对比实施例1中没有添加防挥发剂的电流变液的挥发，即防挥发剂的添加有效减少了电流变液分散介质的挥发。实施例2与对比实施例2、实施例3与对比实施例3、实施例4与对比实施例4的电流变液挥发性能比较得到相同的结果。
图2是上述实施例1-4以及对比实施例1-4中电流变液的屈服强度测试结果。从图1中可以看出，实施例1与对比实施例1中的电流变液的屈服强度值基本一致，即加入防挥发剂后仍然能够保持电流变液的屈服应力性能。实施例2与对比实施例2、实施例3与对比实施例3、实施例4与对比实施例4的屈服强度性能比较得到相同的结果。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防止电流变液分散介质挥发的方法，所述的电流变液由分散相颗粒和分散介质混合形成，其特征是：所述的电流变液中加入防挥发剂，所述的防挥发剂带有与分散相颗粒相异的电荷，并且所述的防挥发剂体积占其与分散介质体积之和的0.1％～10％；
所述的分散介质是二甲基硅油、含氢硅油、蓖麻油、变压器油中的一种或者两种以上的组合；
所述的防挥发剂是氨基硅油、羟基硅油、聚醚胺中的一种或者两种以上的组合。
2.如权利要求1所述的防止电流变液分散介质挥发的方法，其特征是：所述的分散相颗粒是钛氧基颗粒。
3.如权利要求2所述的防止电流变液分散介质挥发的方法，其特征是：所述的分散相颗粒是钙钛氧颗粒、草酸氧钛颗粒、氧化钛颗粒中的一种或者两种以上的组合。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的防止电流变液分散介质挥发的方法，其特征是：所述的防挥发剂体积占其与分散介质体积之和的0.5％～8％。
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的防止电流变液分散介质挥发的方法，其特征是：所述的电流变液中，分散相颗粒的体积百分比为10～30％。
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