CN106298144B - 一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒的制备方法，属于磁流变材料制备技术领域。针对现有制备的水基磁流变液在应用中的由于抗氧化性差，常常会导致磁流变器件的工作效率下降，甚至失效的问题，提供了一种通过提取菊叶中绿原酸，将绿原酸接枝冬氨酸，由于绿原酸具有鳌合基团，使其作为锚固基团和氨基酸接枝共聚后，通过化学吸附和鳌合键牢牢地包覆羟基铁粉颗粒粒子表面，使其形成致密的有机保护层有效提高了磁流变主分散颗粒的抗氧化性能，本发明制备的水基磁流变主分散颗粒磁致剪切应力在0.002mol/L的硝酸溶液中，3h后下降了15%，较普通水基磁流变液抗氧化性能提高了45～50%，且制备步骤简单，安全绿色无污染。
Description
技术领域
本发明公开了一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒的制备方法，属于磁流变材料制备技术领域。
背景技术
磁流变液是由悬浮颗粒、载液、添加剂组成的稳定的悬浮液，最早由美国国家标准局的在1945年发明。在无磁场作用的情况下，它表现为一般流体的性质；当施加外加磁场时磁流变液的流变学行为将随着外加磁场的变化而变化表现为屈服应力随外加磁场的提高而增加其变化特点是：快(几十毫秒内)、大、可逆。磁流变效应是指磁流变液在无外加磁场时，可以作为牛顿流体来处理；在外加磁场的作用下，磁流变液流变性能(剪切应力与剪切速率、剪切应变之间的关系)发生急剧变化，甚至在磁场强度达到某一临界值时流体停止流动而达到固化，表现出固体所特有的屈服现象；当外加磁场撤去，磁流变液又迅速恢复到零场状态，这种现象称为磁流变液效应现阶段磁流变液的研究还是主要关注在油基磁流变液上，而关于制备水基磁流变液的报道较少。
近几年，随着磁流变抛光技术的发展，水基磁流变液的研究与开发越来越受到重视。传统的非球面抛光技术在加工过程中易使光学表面产生破坏层和变质层，严重影响光学零件加工精度存在成品率低、加工周期长、成本高等缺点，远远不能适应现代国防和精密制造业的发展；而磁流变抛光技术是通过磁流变液形成的“柔性抛光模”对非球面加工元件表面抛光，而且能够通过计算机控制磁场，改变抛光模的形状和硬度，实现对加工元件的不同抛光区域的高精度定量抛光，表面粗糙度可达到亚纳米级。由于抛光的特殊要求，用于抛光的磁流变液一般用水作为载液，与其它载液相比，水不但成本低、无污染，还能够使微细磨料均匀地分散，同时水还具有良好的冷却和洗涤润滑的作用，并且可促进抛光材料表面的水解，提高抛光效率，所以水基磁流变液的制备技术是磁流变抛光的关键技术之一。但是现有的水基磁流变液在应用中的由于抗氧化性差，常常会导致磁流变器件的工作效率下降，甚至失效。如还原铁粉的氧化还原电位比氢的低，在酸性介质中很容易被氧化而置换出氢气，在弱酸或弱碱性介质中，能与空气中的氧气组成微电池，产生电化学腐蚀；对超微细的铁粉，其还原能力更强，更容易发生置换和电化学腐蚀。所以制备一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒很有必要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有制备的水基磁流变液在应用中的由于抗氧化性差，常常会导致磁流变器件的工作效率下降，甚至失效的问题，提供了一种通过提取菊叶中绿原酸，将绿原酸接枝冬氨酸，由于绿原酸具有鳌合基团，使其作为锚固基团和氨基酸接枝共聚后，通过化学吸附和鳌合键牢牢地包覆羟基铁粉颗粒粒子表面，使其形成致密的有机保护层有效提高了磁流变主分散颗粒的抗氧化性能。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）收集新鲜菊叶，将其表面洗净并晾干，随后将其粉碎制备得菊叶碎片，按质量比1:5，将菊叶碎片与甲醇搅拌混合并置于三角烧瓶中，在65～80℃下水浴加热25～30min，随后静置冷却并过滤，收集滤液并旋转蒸发至干，收集得干燥绿原酸结晶；
（2）按重量份数计，分别称量10～15份绿原酸结晶、40～50份去离子水、2～3份冬氨酸置于三口烧瓶中，再在65～80℃下搅拌混合10～15min，随后滴加1mol/L氢氧化钠溶液至三口烧瓶中，待pH调节至10后停止滴加并对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，将三口烧瓶置于70～75℃下水浴加热8～10h；
（3）待水浴加热完成后，停止加热并冷却至室温，收集冷却混合液并用截留分子量14000的透析袋透析处理，收集透析产物并冷冻干燥6～8h，制备得接枝绿原酸，随后按质量比1:10，将接枝绿原酸与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min，制备得绿原酸改性液；
（4）按重量份数计，分别称量10～15份接枝绿原酸、45～50份去离子水和15～20份羟基铁粉置于三口烧瓶中，对其通氮气排除空气，随后在氮气保护下，将其置于35～40℃下水浴加热20～24h，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，自然晾干即可制备得一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒。
本发明的应用方法是：按质量比1:5，将上述制备的抗氧化水基磁流变主分散颗粒与去离子水搅拌混合，再在200～300W下超声分散处理10～15min，即可制备得水基磁流变液。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备的水基磁流变主分散颗粒磁致剪切应力在0.002mol/L的硝酸溶液中，3h后下降了15%，较普通水基磁流变液抗氧化性能提高了45～50%；
（2）本发明制备步骤简单，安全绿色无污染。
具体实施方式
首先收集新鲜菊叶，将其表面洗净并晾干，随后将其粉碎制备得菊叶碎片，按质量比1:5，将菊叶碎片与甲醇搅拌混合并置于三角烧瓶中，在65～80℃下水浴加热25～30min，随后静置冷却并过滤，收集滤液并旋转蒸发至干，收集得干燥绿原酸结晶；按重量份数计，分别称量10～15份绿原酸结晶、40～50份去离子水、2～3份冬氨酸置于三口烧瓶中，再在65～80℃下搅拌混合10～15min，随后滴加1mol/L氢氧化钠溶液至三口烧瓶中，待pH调节至10后停止滴加并对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，将三口烧瓶置于70～75℃下水浴加热8～10h；待水浴加热完成后，停止加热并冷却至室温，收集冷却混合液并用截留分子量14000的透析袋透析处理，收集透析产物并冷冻干燥6～8h，制备得接枝绿原酸，随后按质量比1:10，将接枝绿原酸与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min，制备得绿原酸改性液；按重量份数计，分别称量10～15份接枝绿原酸、45～50份去离子水和15～20份羟基铁粉置于三口烧瓶中，对其通氮气排除空气，随后在氮气保护下，将其置于35～40℃下水浴加热20～24h，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，自然晾干即可制备得一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒。
实例1
首先收集新鲜菊叶，将其表面洗净并晾干，随后将其粉碎制备得菊叶碎片，按质量比1:5，将菊叶碎片与甲醇搅拌混合并置于三角烧瓶中，在65℃下水浴加热25min，随后静置冷却并过滤，收集滤液并旋转蒸发至干，收集得干燥绿原酸结晶；按重量份数计，分别称量10份绿原酸结晶、40份去离子水、2份冬氨酸置于三口烧瓶中，再在65℃下搅拌混合10min，随后滴加1mol/L氢氧化钠溶液至三口烧瓶中，待pH调节至10后停止滴加并对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，将三口烧瓶置于70℃下水浴加热8h；待水浴加热完成后，停止加热并冷却至室温，收集冷却混合液并用截留分子量14000的透析袋透析处理，收集透析产物并冷冻干燥6h，制备得接枝绿原酸，随后按质量比1:10，将接枝绿原酸与去离子水搅拌混合，在200W下超声分散10min，制备得绿原酸改性液；按重量份数计，分别称量10份接枝绿原酸、45份去离子水和15份羟基铁粉置于三口烧瓶中，对其通氮气排除空气，随后在氮气保护下，将其置于35℃下水浴加热20h，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3次后，自然晾干即可制备得一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒。
按质量比1:5，将上述制备的抗氧化水基磁流变主分散颗粒与去离子水搅拌混合，再在200W下超声分散处理10min，即可制备得水基磁流变液。
实例2
首先收集新鲜菊叶，将其表面洗净并晾干，随后将其粉碎制备得菊叶碎片，按质量比1:5，将菊叶碎片与甲醇搅拌混合并置于三角烧瓶中，在67℃下水浴加热27min，随后静置冷却并过滤，收集滤液并旋转蒸发至干，收集得干燥绿原酸结晶；按重量份数计，分别称量12份绿原酸结晶、45份去离子水、3份冬氨酸置于三口烧瓶中，再在67℃下搅拌混合12min，随后滴加1mol/L氢氧化钠溶液至三口烧瓶中，待pH调节至10后停止滴加并对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，将三口烧瓶置于72℃下水浴加热9h；待水浴加热完成后，停止加热并冷却至室温，收集冷却混合液并用截留分子量14000的透析袋透析处理，收集透析产物并冷冻干燥7h，制备得接枝绿原酸，随后按质量比1:10，将接枝绿原酸与去离子水搅拌混合，在250W下超声分散12min，制备得绿原酸改性液；按重量份数计，分别称量12份接枝绿原酸、47份去离子水和17份羟基铁粉置于三口烧瓶中，对其通氮气排除空气，随后在氮气保护下，将其置于37℃下水浴加热22h，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤4次后，自然晾干即可制备得一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒。
按质量比1:5，将上述制备的抗氧化水基磁流变主分散颗粒与去离子水搅拌混合，再在250W下超声分散处理12min，即可制备得水基磁流变液。
实例3
首先收集新鲜菊叶，将其表面洗净并晾干，随后将其粉碎制备得菊叶碎片，按质量比1:5，将菊叶碎片与甲醇搅拌混合并置于三角烧瓶中，在80℃下水浴加热30min，随后静置冷却并过滤，收集滤液并旋转蒸发至干，收集得干燥绿原酸结晶；按重量份数计，分别称量15份绿原酸结晶、50份去离子水、3份冬氨酸置于三口烧瓶中，再在80℃下搅拌混合15min，随后滴加1mol/L氢氧化钠溶液至三口烧瓶中，待pH调节至10后停止滴加并对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，将三口烧瓶置于75℃下水浴加热10h；待水浴加热完成后，停止加热并冷却至室温，收集冷却混合液并用截留分子量14000的透析袋透析处理，收集透析产物并冷冻干燥8h，制备得接枝绿原酸，随后按质量比1:10，将接枝绿原酸与去离子水搅拌混合，在300W下超声分散15min，制备得绿原酸改性液；按重量份数计，分别称量15份接枝绿原酸、50份去离子水和20份羟基铁粉置于三口烧瓶中，对其通氮气排除空气，随后在氮气保护下，将其置于40℃下水浴加热24h，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤5次后，自然晾干即可制备得一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒。
按质量比1:5，将上述制备的抗氧化水基磁流变主分散颗粒与去离子水搅拌混合，再在300W下超声分散处理15min，即可制备得水基磁流变液。
Claims (1)
1.一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）收集新鲜菊叶，将其表面洗净并晾干，随后将其粉碎制备得菊叶碎片，按质量比1:5，将菊叶碎片与甲醇搅拌混合并置于三角烧瓶中，在65～80℃下水浴加热25～30min，随后静置冷却并过滤，收集滤液并旋转蒸发至干，收集得干燥绿原酸结晶；
（2）按重量份数计，分别称量10～15份绿原酸结晶、40～50份去离子水、2～3份冬氨酸置于三口烧瓶中，再在65～80℃下搅拌混合10～15min，随后滴加1mol/L氢氧化钠溶液至三口烧瓶中，待pH调节至10后停止滴加并对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，将三口烧瓶置于70～75℃下水浴加热8～10h；
（3）待水浴加热完成后，停止加热并冷却至室温，收集冷却混合液并用截留分子量14000的透析袋透析处理，收集透析产物并冷冻干燥6～8h，制备得接枝绿原酸；
（4）按重量份数计，分别称量10～15份接枝绿原酸、45～50份去离子水和15～20份羟基铁粉置于三口烧瓶中，对其通氮气排除空气，随后在氮气保护下，将其置于35～40℃下水浴加热20～24h，随后过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，自然晾干即可制备得一种抗氧化性水基磁流变主分散颗粒。
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