CN106548847A - 一种磁流变液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁流变液体及其制备方法。本发明的磁流变液体包含有磁性颗粒、载液、表面活性剂、触变剂、润滑剂、干燥剂、抗腐蚀剂，上述各组分按质量百分比配比，磁性颗粒占比10～95％，载液占比3～85％，表面活性剂占比0.1～10％，触变剂占比0.1～10％，润滑剂占比0.01％～10％，干燥剂占比0.1～10％，抗腐蚀剂占比0.1～10％。本发明所述的磁流变液体具有更好的抗沉降和抗团聚能力，同时具有较高的剪切屈服应力，该磁流变液体综合力学性能达到国外进口的磁流变液的水平，适用于汽车工业、国防工业、航空航天、精密加工、建筑、防灾减灾、医疗等领域。

Description

一种磁流变液及其制备方法
技术领域
本发明属于磁流变液产品技术领域，特别涉及一种复配型的磁流变液及其制备方法。
背景技术
磁流变液是将可磁化磁性颗粒分散在液体(称作基液或者载液)中经搅拌形成的混合悬浮液。磁流变液具有磁流变效应，当无外加磁场时，磁流变液是可流动的液体，粘度一般在不到1Pa.S到数十Pa.S；当有外加磁场存在时，磁流变液粘度急剧上升，随着磁场的增大，粘度也随之增大；如果磁场足够大，磁流变液将转变为不可流动的固体。利用该性质，可以将磁流变液应用在装置，如磁流变阻尼器，磁流变减震器，磁流变变速器，磁流变制动器，磁流变密封，磁流变抛光仪，人体假肢等，涉及智能结构、汽车、机械、建筑、医疗等多个领域。
磁流变液的沉降稳定性是其关键性能之一。由于磁性颗粒的密度一般是载液的密度的数倍，所以磁性颗粒极易在载液中发生沉降，磁性颗粒的沉降会严重影响磁流变装置的性能，甚至会导致装置的失效，磁流变液的无外加磁场时候的粘度，即零场粘度，以及有外加磁场时候的最大剪切屈服应力是磁流变液的另外两个关键性能。零场粘度越小，最大屈服应力越大，利用磁流变液设计出的磁流变装置就具有更好的性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种复配型的磁流变液及其制备方法。该磁流变液可以有效地提高沉降稳定性、降低零场粘度、提高磁性颗粒的质量分数，提高最大屈服剪切应力，此外，该磁流变液的制备方法工艺简单，成本低。
为了实现上述技术目的，本发明是按照以下技术方案实现的：
本发明所述磁流变液由如下组分按质量分数组成：
作为上述技术的进一步改进，所述表面活性剂由一种或者两种以上表面活性剂组成，其各表面活性剂与磁性颗粒的亲和力互不相同。
作为上述技术的进一步改进，所述磁性颗粒由一种或者两种以上不同粒度的磁性颗粒组成。具体来说：所述磁性颗粒为还原铁粉、磷化铁粉、羰基铁粉、氮化铁、碳化铁、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、铁钴合金粉、铁镍合金粉、钴粉、镍粉上述中的一种或者几种混合物。
作为上述技术的更进一步进步，所述润滑剂为二氧化硅粉、纳米氧化铝粉末、纳米氧化铈粉末、石墨粉末、有机钼中的一种或者几种。
在本发明中，所述触变剂为膨润土、硅藻土、高岭土、纳米氧化硅、氢化蓖麻油、聚苯乙烯粉末、聚酰胺酯粉末，纳米硅酸镁锂，多聚糖，纤维素，纤维素衍生物中的一种或几种。
在本发明中，所述表面活性剂为油酸、油酸酯、十二烷基苯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、司盘、吐温、四乙二醇二庚酸酯、聚醚基苯磺酸钠、N-月桂酰基乙二胺三乙酸中的两种或者两种以上。
在本发明中，所述抗腐蚀剂为氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或者两种。
在本发明中，所述干燥剂剂为氧化钙。
本发明还公开了上述磁流变液的制备方法，该所述磁流变液的制备方法，其制备步骤为：
步骤1：将润滑剂和磁性颗粒添加到载液，采用搅拌装置搅拌10分钟～24小时。载液的质量分数为3～85％，润滑剂的质量分数为0.01％～10％，磁性颗粒的质量分数为10～95％。
步骤2：将表面活性剂、触变剂、干燥剂剂、抗腐蚀剂分别加入到步骤1所得混合液体。采用搅拌装置搅拌10分钟～24小时。即制备成功复配型磁流变液体。表面活性剂、触变剂、干燥剂、抗腐蚀剂的质量分数分别是0.1～10％、0.1～10％、0.1～10％、0.1～10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发所述明的磁流变液中的表面活性剂与触变剂各在载液中形成双骨架阻止沉降，使得磁流变液具有较低的零场粘度，较高的最大剪切屈服应力，优秀的沉降稳定性，可广泛应用于汽车、建筑、机械、医疗等领域。
(2)本发明所述的磁流变液的制备工艺简单，成本低。
附图说明
图1为本发明的磁流变液零磁场粘度与剪切速率的关系曲线。
图2为本发明的磁流变液剪切屈服应力与磁场的关系曲线。
图3为本发明的磁流变液的沉降稳定性曲线。
(其中：沉降率定义将磁流变液放入量筒中静置，a为上层清液的高度，b为下层不透明部分的高度。)
具体实施方式
本发明所述磁流变液由如下组分按质量分数组成：
作为上述技术的进一步改进，所述表面活性剂由一种或者两种以上表面活性剂组成，其各表面活性剂与磁性颗粒的亲和力互不相同。
作为上述技术的进一步改进，所述磁性颗粒由一种或者两种以上不同粒度的磁性颗粒组成。具体来说：所述磁性颗粒为还原铁粉、磷化铁粉、羰基铁粉、氮化铁、碳化铁、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、铁钴合金粉、铁镍合金粉、钴粉、镍粉上述中的一种或者几种混合物。
作为上述技术的更进一步进步，所述润滑剂为二氧化硅粉、纳米氧化铝粉末、纳米氧化铈粉末、石墨粉末、有机钼中的一种或者几种。
在本发明中，所述触变剂为膨润土、硅藻土、高岭土、纳米氧化硅、氢化蓖麻油、聚苯乙烯粉末、聚酰胺酯粉末，纳米硅酸镁锂，多聚糖，纤维素，纤维素衍生物中的一种或几种。
在本发明中，所述表面活性剂为油酸、油酸酯、十二烷基苯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、司盘、吐温、四乙二醇二庚酸酯、聚醚基苯磺酸钠、N-月桂酰基乙二胺三乙酸中的两种或者两种以上。
在本发明中，所述抗腐蚀剂为氢氧化钠、三乙醇胺中的一种或者两种。
在本发明中，所述干燥剂剂为氧化钙。
本发明还公开了上述磁流变液的制备方法，该所述磁流变液的制备方法，其制备步骤为：
步骤1：将润滑剂和磁性颗粒添加到载液，采用搅拌装置搅拌10分钟～24小时。载液的质量分数为3～85％，润滑剂的质量分数为0.01％～10％，磁性颗粒的质量分数为10～95％。
步骤2：将表面活性剂、触变剂、干燥剂剂、抗腐蚀剂分别加入到步骤1所得混合液体。采用搅拌装置搅拌10分钟～24小时。即制备成功复配型磁流变液体。表面活性剂、触变剂、干燥剂、抗腐蚀剂的质量分数分别是0.1～10％、0.1～10％、0.1～10％、0.1～10％。
为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅限于下面的实施例。
所用原料如下：
减震器油HIRI281SV-3，羰基铁粉MCIP-P1；油酸，分析纯；甘油三油酸酯；有机钼(MoS2)，1000目；氢氧化钠；氧化钙。
其具体制作步骤是：
步骤1：将润滑剂有机钼(MoS2)1g和羰基铁粉MCIP-P1添加到50ml减震器油中，采用搅拌装置搅拌10分钟。
步骤2：将5ml油酸、0.5mm甘油三油酸酯、2g膨润土、1g氢氧化钠、1g氧化钙分别加入到步骤1所得混合液体，采用搅拌装置搅拌30分钟，即制备成功复配型磁流变液体，并得出如图1所示的磁流变液零磁场粘度与剪切速率的关系曲线；图2所示的磁流变液剪切屈服应力与磁场的关系曲线；图3所示的磁流变液的沉降稳定性曲线。
本发明利用两种或以上表面活性剂制备了复配型磁流变液，同时兼顾了这三个关键性能。其中与磁性颗粒亲和力较弱的表面活性剂，起到分散剂的作用；与磁性颗粒亲和力较强的表面活性剂起到骨架作用，与触变剂一起构成双网格结构或者多网格结构。该结构将使得磁流变液具备更好的稳定性。同时，可以降低磁流变液的粘度，提高磁性颗粒的质量分数，增大最大屈服剪切应力，可广泛应用于汽车、建筑、机械、医疗等领域。

Claims (9)

1.一种磁流变液，其特征在于：由如下质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：所述表面活性剂由两种或者两种以上表面活性剂组成，其各表面活性剂与磁性颗粒的亲和力互不相同。
3.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述磁性颗粒由一种磁性颗粒，或者两种以上不同粒度的磁性颗粒混合组成。
4.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述磁性颗粒为还原铁粉、磷化铁粉、羰基铁粉、氮化铁、碳化铁、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、铁钴合金粉、铁镍合金粉、钴粉、镍粉上述中的一种或者几种混合物而成。
5.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述润滑剂为二氧化硅粉、氧化铝粉末、石墨粉末、有机钼中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的磁流变液，其特征在于：所述触变剂为膨润土、硅藻土、纳米氧化硅、氢化蓖麻油、聚苯乙烯粉末、聚酰胺酯粉末，纳米硅酸镁锂，多聚糖、纤维素中的一种或者几种。
7.根据权利要求1至6任一项所述的磁流变液制备方法，其特征在于，其具体步骤如下，
步骤1：将润滑剂和磁性颗粒添加到载液中，采用搅拌装置搅拌；
步骤2：将表面活性剂、触变剂、干燥剂、抗腐蚀剂分别加入到步骤1所得混合液体，通过搅拌装置进行搅拌，即制备成功复配型磁流变液体。
8.根据权利要求7所述的磁流变液制备方法，其特征在于：上述步骤(1)中的搅拌装置的搅拌时间为10分钟～24小时，载液的质量分数为3～85％，润滑剂的质量分数为0.01％～10％，磁性颗粒的质量分数为10～95％。
9.根据权利要求7所述的磁流变液制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中的搅拌装置的搅拌时间10分钟～24小时，其中，表面活性剂、触变剂、干燥剂、抗腐蚀剂的质量分数分别是0.1～10％、0.1～10％、0.1～10％、0.1～10％。
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