CN109243749B - 一种稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能材料领域，涉及一种快速响应高屈服强度软沉降的磁流变液及其制备方法。本发明提供的磁流变液包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。还提供了制备磁流变液的方法，包括将复合磁性粒子和所述合成油基复配载液搅拌，乳化，得到所述磁流变液。本发明所提供的磁流变液屈服强度大于80MPa，且响应时间短，沉降率低，适用于航空航天、航母、汽车工程，机械工程，尤其是需要提供强大抗冲击力的领域。
Description
技术领域
本发明属于智能材料领域，具体涉及一种快速响应高屈服轻度软沉降的磁流变液及其制备方法和用途。
背景技术
MRFs(Magneto-rheological fuilds，磁流变液，简称为MRFs)是一种将软磁性粒子按照一定的比例分散在基载液中制备而成的一种性能通过磁场可调的智能材料。MRFs材料的力学性能(主要是粘度和屈服应力等)可以通过外加磁场实现迅速、精确、连续和可逆的实时控制。因此，在航天航空、机械制造、传动装置(离合器、制动器等)、抛光装置和智能结构等领域具有广泛应用前景。沉降稳定性是磁流变液的关键因素之一，因为磁流变液的分散相可磁化粒子的密度远大于作为连续相的液体的密度，且作为分散相的无机粒子与作为基液的油不相容，沉降稳定性太差严重影响了磁流变液的应用，所以磁流变液的沉降稳定性差就成为制约其在工程应用的关键因素；磁流变液器件用于航空航天、国防时，由于磁流变液器件要瞬间承受巨大的冲击力，在短时间内将其消除或者降低到最小，目前磁流变液的屈服强度还不能同时满足需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定的合成油基磁流变液及其制备方法，克服磁性粒子在合成油中沉降稳定性差、易沉降结块的缺点，所提供的磁流变液具有良好的减摩抗磨性能，抗氧化性能，对沉降物稍微加电流或者搅拌即可再次分散，响应速度快屈服应力很高。
本发明的发明人在研究过程中发现，使用粒径不同的羰基铁粉复配粒子制备的磁流变液，其中大小粒径磁性粒子可在磁场作用下形成核壳结构，大幅度增加同一电流下的屈服应力，而且沉降稳定性和响应时间得到改善，而且制备工艺简单，成本低，环境友好。
为此，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种磁流变液。根据本发明的实施例，所述合成油基磁流变液包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧基和表面活性剂。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种磁流变液。根据本发明的实施例，所述合成油基磁流变液包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括纳米/微米级双峰羰基铁粉或者粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。
本发明提供的磁流变液以合成油为基液，双峰复合磁性粒子作为分散相，在磁场作用下小粒子包覆在大粒子簇主链上形成的核壳结构，快速提供有效的高屈服强度；同时配合减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂等，提高了磁流变液的耐磨性、抗氧性、稳定性和再分散性等，使得磁流变液的各项性能均调到适宜使用的状态，得到更高屈服强度和具有沉降稳定性的磁流变液。进一步地，利用纳米/微米级羰基铁粉或者粒径不同的微米/微米级羧基铁粉，利用较小粒径的羰基铁粉充当分散剂将大粒径羰基铁粉隔开，有效提高了磁流变液的沉降稳定性和易再分散性，而且能够缩短磁流变液应用时的响应时间，使得获得的磁流变液性能更佳。
根据本发明的实施例，以上所述合成油基磁流变液可以进一步附加如下技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉的粒径相差3～10倍。
在本发明的一些实施例中，所述粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉包括粒径为3～9微米的羧基铁粉和粒径为1～3微米的羧基铁粉。
在本发明的一些实施例中，所述粒径为1～3微米的羧基铁粉与所述粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-10:90-99。
在本发明的一些实施例中，所述纳米/微米级羰基铁粉中纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-20:80-99。
在本发明的一些实施例中，以重量份计，所述复合磁性粒子为50～90份；所述合成油基复配载液为10～50份。
在本发明的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述减摩抗磨剂占0.02～1％。
在本发明的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述触变剂占0.05～2％。
在本发明的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述抗氧剂占0.05-1％。
在本发明的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述表面活性剂占0.1-3％。
在本发明的一些实施例中，所述减摩抗磨剂选自石墨、氟化石墨、二硫化钼、有机钼化合物中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述触变剂选自硅藻土、纳米二氧化硅、纳米硅酸镁锂、膨润土、有机膨润土中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂选自有机钼化合物、有机磷化合物、苯甲酸钠中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述表面活性剂选自碳酸丙烯酯、硬脂酸、偶联剂、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸盐中的至少一种。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种制备以上实施例中所述合成油基磁流变液的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
将所述复合磁性粒子和所述合成油基复配载液接触，乳化，得到所述合成油基磁流变液。
根据本发明的实施例，以上方法可以进一步附加如下技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述合成油基复配载液通过下述方法制备得到：
将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，制备得到所述合成油基复配载液。通过按照顺序，依次加入减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂，能够有效提高磁流变液的耐磨性、抗氧性、稳定性和再分散性。
在本发明的一些实施例中，将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，在40摄氏度下搅拌0.5～2小时，制备得到所述合成油基复配载液。
在本发明的一些实施例中，所述乳化的反应温度为20-70℃，反应时间为1-5小时。
本发明的有益效果如下：本发明提供的磁流变液，利用粒径不同的磁性粒子，在外界磁场作用下大粒子形成粒子簇主链，残余磁矩把小粒子作为连续的媒介，使簇主链大小粒径磁性粒子以核壳形式存在，快速响应，提供更高的屈服强度。该磁流变液屈服强度大于80MPa，且响应时间短，3个月内无沉降或者稍有分层，沉淀物松软无板结，在弱磁场或者少施加力即能快速浮起，性能基本不变。而且本发明提供的制备方法操作简单、成本低廉，所述稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液具有快速响应、高屈服强度、低沉降率、极易再分散等特点，适用于航天、国防、汽车工程、机械工程、精密加工、医疗、土木建筑结构等领域，尤其是需要提供强大抗冲击力的领域。
附图说明
图1为实施例1制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在20℃静置3个月的沉降率的结果图，其中MRF1表示实施例1所制备的磁流变液；CMRF1和CMRF2分别表示只加入纳米级羰基铁粉粒子和只加入微米级羰基铁粉粒子所制备得到的磁流变液。
图2为实施例2制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在20℃静置3个月的沉降率的结果图，其中MRF2表示实施例2所制备的磁流变液；CMRF3、CMRF4、CMRF5分别表示仅由同密度合成油所制备得到的磁流变液。
图3为实施例2制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在施加电流强度的4A时的屈服强度结果图，其中MRF2表示实施例2所制备的磁流变液，CMRF3、CMRF4、CMRF5分别表示仅由同密度合成油所制备得到的磁流变液。
图4为实施例3制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在20℃静置3个月的沉降率的结果图，其中MRF3表示实施例3所制备的磁流变液；CMRF6和CMRF7分别表示只加入其中粒径较小的微米级羰基铁粉粒子和只加入其中粒径较大的微米级羰基铁粉粒子所制备得到的磁流变液。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种快速响应高屈服强度软沉降的磁流变液，包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的羧基铁粉；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。
本发明中术语“复合磁性粒子”指的是任意粒径大小不同的表现出磁性的粒子。术语“合成油基复配载液”指的是以合成油作为基液，添加有添加剂的液体。其中，合成油可以为PAO170，PAO168，PAO166，PAO143等等。
本文中所提供的磁流变液以合成油作为基液，所以在本文中，当提到“磁流变液”时，其和“合成油基磁流变液”意指相同。
在本发明的一种具体实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括粒径大小相差3～300倍的羧基铁粉；在本发明的一种优选实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括粒径大小相差3～200倍的羧基铁粉；在本发明的又一种优选实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括粒径大小相差3～150倍的羧基铁粉；在本发明的另一种优选实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括粒径大小相差3～100倍的羧基铁粉；在又一种优选实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括粒径大小相差3～50倍的羧基铁粉。在另一种优选实施方式中，所述粒径不同的双峰羧基铁粉包括微米级羧基铁粉和纳米级羧基铁粉。通过不同粒径的羧基铁粉进行复配所形成的复合磁性粒子，与合成油基复配载液混合形成磁流变液，沉降率低，屈服强度高，适用于航空航天、航母、汽车工程、机械工程，尤其是需要提供强大抗冲击力的领域。
在本发明的一种具体实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括微米/微米级羧基铁粉。在本发明的一种优选实施方式中，微米/微米级羧基铁粉中羧基铁粉的粒径相差3～10倍。在本发明的另一种优选实施方式中，微米/微米级羧基铁粉中羧基铁粉的粒径相差3～5倍。在本发明的又一种优选实施方式中，所述微米/微米级羧基铁粉包括粒径为3～9微米的羧基铁粉和粒径为1～3微米的羧基铁粉。根据本发明的具体实施例，所述粒径为1～3微米的羧基铁粉与所述粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-10:90-99。根据本发明的实施例，粒径为1～3微米的羧基铁粉与粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-3:97-99。
在本发明的一种具体实施方式中，所述粒径不同的羧基铁粉包括纳米/微米级羧基铁粉。在本发明的一种优选实施方式中，所述纳米/微米级羧基铁粉中纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-20:80-99。根据本发明的实施例，纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-10:90-99。
根据本发明的实施例，以重量份计，磁流变液包括复合磁性粒子50-90份，合成油基复配载液10-50份。
根据本发明的实施例，以磁流变液总质量百分比计，减摩抗磨剂占0.02-1％。根据本发明的具体实施例，减摩抗磨剂包括但不限于石墨、氟化石墨、MoS2、有机钼化合物及它们的混合物；
根据本发明的实施例，以磁流变液总质量百分比计，所述触变剂占0.05-2％。根据本发明的具体实施例，所述触变剂包括但不限于硅藻土、纳米二氧化硅、纳米硅酸镁锂、膨润土、有机膨润土。
根据本发明的实施例，以磁流变液总质量百分比计，所述抗氧剂占0.05-1％。根据本发明的具体实施例，所述抗氧剂包括但不限于有机钼化合物、有机磷化合物、苯甲酸钠。
根据本发明的实施例，以磁流变液总质量百分比计，所述表面活性剂占0.1-3％。所述表面活性剂包括但不限于碳酸丙烯酯、硬脂酸、偶联剂、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸盐以及它们的混合物。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种合成油基复配载液的制备方法，包括：将减摩抗磨剂与合成油接触，得到第一悬浮液；将抗氧剂与第一悬浮液接触，得到第二悬浮液；将触变剂与第二悬浮液接触，得到第三悬浮液；将表面活性剂与第三悬浮液接触，得到合成油基复配载液。
根据本发明的实施例，将减摩抗磨剂加入到合成油中，在40～60摄氏度下，优选在40～50摄氏度下搅拌0.5～2小时，得到第一悬浮液。
根据本发明的实施例，将抗氧剂加入到第一悬浮液中，在40～60摄氏度下，优选在40～50摄氏度下搅拌0.5～1小时，得到第二悬浮液。
根据本发明的实施例，将触变剂加入到第二悬浮液中，在40～60摄氏度下，优选在40～50摄氏度下搅拌0.5～1小时，得到第三悬浮液。
根据本发明的实施例，将表面活性剂加入到第三悬浮液中，在40～60摄氏度下，优选在40～50摄氏度下搅拌0.5～2小时，得到合成油基复配载液。
根据本发明的又一方面，本发明提供了一种磁流变液的制备方法，包括：将本发明的复合磁性粒子与所述合成油基复配载液接触，乳化，得到所述磁流变液。
根据本发明的实施例，将所述复合磁性粒子与所述合成油基复配载液接触，在500～5000rpm下搅拌均匀，乳化，得到所述磁流变液。
根据本发明的实施例，在20～70摄氏度下乳化，乳化时间为1～5小时。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
实施例1提供了一种耐高温磁流变液，通过如下方法制备得到：
(1)将3.0g(0.5％)二硫化钼(减摩抗磨剂)加入到81g(13.5％)低粘度合成油(PAO170)中，在40℃下搅拌0.5小时；加入3.0g(0.5％)有机磷化合物(抗氧剂)，搅拌混合1小时；将6g(1％)有机膨润土(触变剂)加入到已得到的悬浮液中，搅拌1小时；再将3.0g(0.5％)烷氧基硫代磷酸盐(表面活性剂)加入到悬浮液中，于40℃搅拌混合1小时，得到合成油基复配载液。
(2)将504g(84％)纳米/微米级双峰羰基铁粉(粒径分别为30nm、2μm)按15:85的比例加入到合成油基复配载液中，1000rpm高速搅拌均匀，得到悬浮液。
(3)将上述悬浮液于温度为70℃乳化反应2小时，制备得到磁流变液，记为MRF1。
将本实施例制备得到的磁流变液置于10ml的量筒中，置于室温静置沉降，3个月后观察其沉降率。其中沉淀率按照如下方法进行测定：静置沉降3个月后，取上清液的体积与试样总体积的比值，乘以百分之百，即为沉降率。
同时为了验证本发明所制备的磁流变液的沉降稳定性，制备了对比的合成油基磁流变液，按同样的方法观察其沉降情况，具体方法和步骤如下：使用实施例1同样种类和配比的添加剂和磁性粒子，区别在于：磁性粒子分别只采用纳米级羰基铁粉和微米级羰基铁粉，其它工艺一样，制备得到的磁流变液分别记为CMRF1、CMRF2。
从图1可以看出，只采用纳米级羧基铁粉或者只采用微米级羧基铁粉，所制备得到的磁流变液的沉降率为7％和10％。在采用纳米/微米级双峰羧基铁粉，所制备得到的磁流变液的沉降率为5％。采用双峰羧基铁粉能够显著降低沉降率。
实施例2
(1)将4.2g(0.7％)减摩抗磨剂二硫化钼与石墨(1:1)的加入到45g(7.5％)低粘度合成油中(PAO168)，在40℃下搅拌0.5小时；加入3.0g(0.5％)抗氧剂有机钼化合物，搅拌混合1小时；将6g(1％)触变剂有机膨润土加入到已得到的悬浮液中，搅拌1小时；再将4.8g(0.8％)表面活性剂烷氧基硫代磷酸盐加入到悬浮液中，于40℃搅拌混合1小时，得到合成油基复配载液。
(2)将537g(89.5％)纳米/微米级双峰羰基铁粉(粒径分别为200nm、3μm)按10:90的比例加入到合成油基复配载基液中，1000rpm高速搅拌均匀。
(3)将上述悬浮液于温度为70℃乳化反应2小时，制备得到磁流变液，记为MRF2。
将本实施例制备得到的磁流变液置于10ml的量筒中，置于室温静置沉降，3个月后观察其沉降率，结果见图2中的MRF2，并测试本实施例制备得到的磁流变液的屈服强度。
其中屈服强度采用安东帕MCR301磁流变仪器测试，首先设定电流4A，上下模板间距0.5mm，测试在0-1000s-1剪切速率范围内的剪切应力曲线，对100-1000s-1内的数据线性拟合，得到该电流下的屈服应力。
为了验证本发明所制备的磁流变液的沉降稳定性及屈服强度，制备了对比的同密度合成油基磁流变液，按同样的方法观察其沉降情况及测试不同电流下的屈服强度，具体方法和步骤如下：在制备合成油基复配载液时，在合成油中添加各添加剂的顺序：(1)依次为触变剂、表面活化剂、抗氧剂、减摩抗磨剂，记为CMRF3；(2)依次为触变剂、减摩抗磨剂、抗氧剂、表面活化剂，记为CMRF4；(3)依次为表面活化剂、减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂，记为CMRF5。
屈服强度用来表征材料发生屈服现象时的屈服极限。屈服强度越大，材料应力越强。从图2和图3可以看出，调整触变剂、表面活化剂、抗氧剂、减摩抗磨剂等的加入顺序，对于所制备得到的磁流变液的沉降率和屈服强度均会产生影响。在合成油中依次加入减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂，能够显著降低最终制备得到的磁流变液的沉降率。
通过实施例1和实施例2所制备出的磁流变液，磁性颗粒在施加磁场时迅速形成核壳结构的磁性粒子簇链、固液相变可逆，悬浮颗粒的沉降速率、磁流变液的屈服强度性能都达到或超过国外同类产品性能。
实施例3
(1)将4.2g(0.7％)减摩抗磨剂二硫化钼与石墨(1:1)的加入到42g(7％)低粘度合成油(PAO170)中，在40℃下搅拌0.5小时；加入3.6g(0.6％)抗氧剂有机钼化合物，搅拌混合1小时；将5.4g(0.9％)触变剂有机膨润土加入到已得到的悬浮液中，搅拌1小时；再将4.8g(0.8％)表面活性剂烷氧基硫代磷酸盐加入到悬浮液中，于40℃搅拌混合1小时，得到合成油基复配载液。
(2)将540g(90％)微米/微米级双峰羰基铁粉(粒径分别为1μm、7μm)按90:10的比例加入到合成油基复配载基液中，1000rpm高速搅拌均匀。
(3)将上述悬浮液于温度为70℃乳化反应2小时，制备得到磁流变液，记为MRF3。
将本实施例制备得到的磁流变液置于10ml的量筒中，置于室温静置沉降，3个月后观察其沉降率，结果见图4中的MRF3。
为了验证本发明所制备的磁流变液的沉降稳定性，制备了对比的同密度合成油基磁流变液，按同样的方法观察其沉降情况，具体方法和步骤如下：磁性粒子分别只采用其中粒径较小的微米级羰基铁粉和其中粒径较大的微米级羰基铁粉，其它工艺一样，制备得到的磁流变液分别记为CMRF6、CMRF7。
从图4可以看出，仅采用粒径较小的微米级羰基铁粉(1μm)和其中粒径较大的微米级羰基铁粉(7μm)，所制备得到的磁流变液的沉降率分别为9％和12％。在采用微米/微米级双峰羰基铁粉(粒径分别为1μm、7μm)，所制备得到的磁流变液的沉降率为6％。实验结果表明，采用双峰羧基铁粉能够显著降低沉降率。
本文中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (15)
1.一种磁流变液，其特征在于，包括：
复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；
合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂；
所述合成油基复配载液通过下述方法制备得到：
将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，制备得到所述合成油基复配载液。
2.一种磁流变液，其特征在于，包括：
复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括纳米/微米级双峰羰基铁粉或者粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉；
合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂；
所述合成油基复配载液通过下述方法制备得到：
将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，制备得到所述合成油基复配载液。
3.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，所述粒径不同的微米/微米级双峰羧基铁粉的粒径相差3～10倍。
4.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，所述粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉包括粒径为3～9微米的羧基铁粉和粒径为1～3微米的羧基铁粉。
5.根据权利要求4所述的磁流变液，其特征在于，所述粒径为1～3微米的羧基铁粉与所述粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-10:90-99。
6.根据权利要求4所述的磁流变液，其特征在于，所述粒径为1～3微米的羧基铁粉与所述粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-3:97-99。
7.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，所述纳米/微米级羰基铁粉中纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-20:80-99。
8.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，所述纳米/微米级羰基铁粉中纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-10:90-99。
9.根据权利要求3所述的磁流变液，其特征在于，以重量份计，所述复合磁性粒子为50～90份；所述合成油基复配载液为10～50份。
10.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，以所述磁流变液的总质量计，所述减摩抗磨剂占0.02～1％；
以所述磁流变液的总质量计，所述触变剂占0.05～2％；
以所述磁流变液的总质量计，所述抗氧剂占0.05-1％；
以所述磁流变液的总质量计，所述表面活性剂占0.1-3％。
11.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，所述减摩抗磨剂选自石墨、氟化石墨、二硫化钼、有机钼化合物中的至少一种；
所述触变剂选自硅藻土、纳米二氧化硅、纳米硅酸镁锂、膨润土、有机膨润土中的至少一种；
所述抗氧剂选自有机钼化合物、有机磷化合物、苯甲酸钠中的至少一种；
所述表面活性剂选自碳酸丙烯酯、硬脂酸、偶联剂、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸盐中的至少一种。
12.一种制备权利要求1～11中任一项所述的磁流变液的方法，其特征在于，包括：
将复合磁性粒子和所述合成油基复配载液接触，乳化，得到所述磁流变液；
所述合成油基复配载液通过下述方法制备得到：
将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，制备得到所述合成油基复配载液。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，在40～60摄氏度下搅拌0.5～2小时，制备得到所述合成油基复配载液。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，在40～50摄氏度下搅拌0.5～2小时，制备得到所述合成油基复配载液。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述乳化的反应温度为20-70℃，反应时间为1-5小时。
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Citations (4)
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