CN111081445B - 一种电梯用磁流变液及其制备方法和应用 - Google Patents
一种电梯用磁流变液及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及智能材料领域,提供了一种电梯用磁流变液及其制备方法和应用。本发明提供的电梯用磁流变液以质量份数计,包括以下组分:软磁性颗粒70~85份;载液15~30份;油酸0.5~1份;油酸山梨醇酯0.5~1份;十二烷基苯磺酸钠0.5~1份;硅藻土0.5~2份;所述软磁性颗粒由羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮制备得到。本发明提供的电梯用磁流变液中的软磁性颗粒为聚乙烯吡咯烷酮包覆的羰基铁粉,有利于降低羰基铁粉在油液中的沉降速度,而且有利于提高磁流变液的抗磨损性能。实施例结果表明,本发明提供的电梯用磁流变液具有较好的稳定性,在长期使用后,不用更换磁流变液,且制动器磨损较小。
Description
技术领域
本发明涉及智能材料领域,尤其涉及一种电梯用磁流变液及其制备方法和应用。
背景技术
磁流变液是由软磁性颗粒、非导磁性液体和添加剂混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性;而在强磁场作用下,则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的,而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系,因此磁流变液被广泛应用于减振器、刹车器及制动器等部件中。
电梯制动器用磁流变液不仅要求磁流变液能够提供足够大的力矩,而且要求磁流变液长期使用后,对制动器磨损小、对制动器力矩性能影响小等等。然而,现有的磁流变液效果并不理想,长期使用后,电梯制动器的磨损明显或者力矩性能下降较大。电梯制动器力矩性能下降可归因于以下两个原因:一是磁流变制动器由于磨损导致力矩减少,二是电梯制动器反复使用导致制动器的温度升高,从而导致制动器的力矩减少。因此,研制一种抗磨损性能优良的磁流变液具有重要的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种电梯用磁流变液及其制备方法和应用,本发明提供的电梯用磁流变液具有较好的抗磨损性能。
本发明提供了一种电梯用磁流变液,以质量份数计,包括以下组分:
所述软磁性颗粒由羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮制备得到;所述羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为75~80:19~23:1~2。
优选的,所述软磁性颗粒的粒径≤100目。
优选的,所述软磁性颗粒中聚乙烯吡咯烷酮包覆在羰基铁粉表面。
优选的,所述软磁性颗粒的制备方法包括以下步骤:
将羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合后,依次进行超声、干燥、研磨和过筛处理,得到软磁性颗粒。
优选的,所述载液包括聚α烯烃。
本发明还提供了上述技术方案所述磁流变液的制备方法,包括以下步骤:将软磁性颗粒、载液、油酸、油酸山梨醇酯、十二烷基苯磺酸钠和硅藻土进行搅拌混合,得到磁流变液;所述搅拌混合的温度为60℃。
优选的,所述搅拌混合的方式为:在搅拌条件下将油酸和软磁性颗粒加入载液中,再加入油酸山梨醇酯、十二烷基苯磺酸钠和硅藻土。
本发明还提供了上述技术方案所述磁流变液或者上述技术方案所述方法制备得到的磁流变液在制动器和减振器中的应用。
本发明提供了一种电梯用磁流变液,以质量份数计,包括以下组分:软磁性颗粒70~85份;载液15~30份;油酸0.5~1份;油酸山梨醇酯0.5~1份;十二烷基苯磺酸钠0.5~1份;硅藻土0.5~2份;所述软磁性颗粒包括羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮;所述羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为75~80:19~23:1~2。本发明提供的磁流变液中的软磁性颗粒为聚乙烯吡咯烷酮包覆的羰基铁粉,有利于降低羰基铁粉在油液中的沉降速度,提高磁流变液的稳定性;而且聚乙烯吡咯烷酮包覆的羰基铁粉有利于提高磁流变液的抗磨损性能;另外,磁流变液中添加硅藻土,结合其它原料的共同作用,使本发明提供的磁流变液受温度影响较小。实施例结果表明,本发明提供的磁流变液具有较好的稳定性,在长期使用后,不用更换磁流变液,且制动器磨损较小。
附图说明
图1为测试本发明实施例1磁流变液沉降性能时的实物图;
图2为测试本发明实施例1磁流变液粘度性能时的实物图;
图3为测试本发明实施例1磁流变液力矩性能时的实物图。
具体实施方式
本发明提高了一种电梯用磁流变液,以质量份数计,包括以下组分:
本发明提供的磁流变液包括70~85质量份软磁性颗粒,优选为75~80份,所述软磁性颗粒由羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮制备得到;所述羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为75~80:19~23:1~2。在本发明中,所述羰基铁粉的平均粒径优选低于2μm,本发明优选将羰基铁粉的粒径控制在上述范围内,有利于提供磁流变液的抗磨损性能。在本发明中,所述软磁性颗粒中聚乙烯吡咯烷酮包覆在羰基铁粉表面,有利于降低羰基铁粉在油液中的沉降速度,而且有利于提高磁流变液的抗磨损性能。在本发明中,所述软磁性颗粒的制备方法优选包括以下步骤:将羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合后,依次进行超声、干燥、研磨和过筛处理,得到软磁性颗粒。在本发明中,搅拌混合的温度优选≤60℃,更优选为40~60℃;所述超声的时间优选为30~60min;所述干燥的温度优选为40~60℃;所述研磨的时间优选为0.5~1h,所述研磨完成后,颗粒的平均粒径优选≤3μm;所述过筛用筛网的目数优选为100目,过筛完成后,取筛下物得到软磁性颗粒,然后将筛上物返回研磨过程中继续研磨,然后再进行后续的过筛,直至软磁性颗粒的粒径≤100目。本发明通过研磨处理,将成块的羰基铁粉分成颗粒态的羰基铁粉,便于羰基铁粉在制备磁流变液时分散在油液中,不容易沉淀,如果颗粒的粒径过大,容易造成磁流变液沉淀,进而容易导致制动器磨损加剧最终导致制动器的力矩下降。
以软磁性颗粒的质量份数为基准,所述载液的质量份数为15~30份,优选为20~25份。在本发明中,所述载液优选包括聚α烯烃。在本发明中,所述载液使磁流变液具有较好的润滑性,降低磨损。
以软磁性颗粒的质量份数为基准,所述油酸的质量份数为0.5~1份,更优选为0.6~0.9份。在本发明中,所述油酸有利于防止软磁性颗粒结块,提高磁流变液的沉降稳定性。
以软磁性颗粒的质量份数为基准,所述油酸山梨醇酯的质量份数优选为0.5~1份,更优选为0.6~0.9份。在本发明中,所述油酸山梨醇酯有利于提高磁流变液的稳定性,增加磁流变液的沉降稳定性。
以软磁性颗粒的质量份数为基准,所述十二烷基苯磺酸钠的质量份数优选为0.5~1份,更优选为0.6~0.9份。在本发明中,所述十二烷基苯磺酸钠有利于提高磁流变液的沉降稳定性,减缓磁流变液中的羰基铁粉沉降速度。
以软磁性颗粒的质量份数为基准,所述硅藻土的质量份数优选为0.5~2份,更优选为1~1.5份。在本发明中,所述硅藻土有利于提高磁流变液的粘温特性,降低温度对磁流变液粘度的影响。
本发明还提供了上述技术方案所述磁流变液的制备方法,包括以下步骤:将软磁性颗粒、载液、油酸、油酸山梨醇酯、十二烷基苯磺酸钠和硅藻土进行搅拌混合,得到磁流变液。
在本发明中,所述搅拌混合的方式优选为:在搅拌条件下将油酸和软磁性颗粒加入载液中,再加入油酸山梨醇酯、十二烷基苯磺酸钠和硅藻土。本发明优选采用上述混合顺序,有利于将原料之间充分混合。在本发明中,所述搅拌混合的温度优选为40~60℃。
本发明还提供了上述技术方案任一项所述磁流变液在制动器和减振器中的应用。在本发明中,所述制动器优选包括刹车器。本发明对具体的应用方式没有特别要求,采用本领域技术人员所熟知的应用方式即可。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
制备软磁性颗粒:
将平均粒径低于2微米的羰基铁粉加入混有聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇中,其中三种成分的质量份数比例为,羰基铁粉:乙醇:聚乙烯吡咯烷酮=75:23:2;然后将三者用搅拌机搅拌30分钟,搅拌温度控制在60℃以下;然后放入超声波分散仪中进行超声分散30分钟;然后再将样品放入干燥箱中烘干,温度控制在60℃;烘干后研磨1h,使得块状的羰基铁粉研磨成细小的粉状,便于羰基铁粉在制备磁流变液时分散在油液中,不容易沉淀;然后用100目筛将研磨后的颗粒过滤,取筛下物作为软磁性颗粒,筛网上边的大颗粒可以重新研磨,研磨后再通过目筛过滤。得到的软磁性颗粒中聚乙烯吡咯烷酮包覆在羰基铁粉颗粒周围,降低羰基铁粉在油液中的沉降速度。
制备磁流变液:
将0.5质量份油酸加入17质量份载液聚α烯烃中,充分搅拌,然后再依次加入80质量份软磁性颗粒,边加边搅拌,加完软磁性颗粒后,加入1质量份油酸山梨醇酯、0.5质量份十二烷基苯磺酸钠和1质量份硅藻土,然后用球磨搅拌机搅拌1个小时,温度控制在60℃,使原料之间充分混合,得到磁流变液。
实施例2
制备软磁性颗粒:
将平均粒径低于2微米的羰基铁粉加入混有聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇中,其中三种成分的质量份数比例为,羰基铁粉:乙醇:聚乙烯吡咯烷酮=76:20:1;然后将三者用搅拌机搅拌30分钟,搅拌温度控制在60℃以下;然后放入超声波分散仪中进行超声分散30分钟;然后再将样品放入干燥箱中烘干,温度控制在60℃;烘干后研磨1h,使得块状的羰基铁粉研磨成细小的粉状,便于羰基铁粉在制备磁流变液时分散在油液中,不容易沉淀;然后用100目筛将研磨后的颗粒过滤,取筛下物作为软磁性颗粒,筛网上边的大颗粒可以重新研磨,研磨后再通过目筛过滤。得到的软磁性颗粒中聚乙烯吡咯烷酮包覆在羰基铁粉颗粒周围,降低羰基铁粉在油液中的沉降速度。
制备磁流变液:
将0.6质量份油酸加入19质量份载液聚α烯烃中,充分搅拌,然后再依次加入75质量份软磁性颗粒,边加边搅拌,加完软磁性颗粒后,加入0.6质量份油酸山梨醇酯、0.7质量份十二烷基苯磺酸钠和0.6质量份硅藻土,然后用球磨搅拌机搅拌1个小时,温度控制在60℃,使原料之间充分混合,得到磁流变液。
实施例3
制备软磁性颗粒:
将平均粒径低于2微米的羰基铁粉加入混有聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇中,其中三种成分的质量份数比例为,羰基铁粉:乙醇:聚乙烯吡咯烷酮=79:22:1.5;然后将三者用搅拌机搅拌30分钟,搅拌温度控制在60℃以下;然后放入超声波分散仪中进行超声分散30分钟;然后再将样品放入干燥箱中烘干,温度控制在60℃;烘干后研磨1h,使得块状的羰基铁粉研磨成细小的粉状,便于羰基铁粉在制备磁流变液时分散在油液中,不容易沉淀;然后用100目筛将研磨后的颗粒过滤,取筛下物作为软磁性颗粒,筛网上边的大颗粒可以重新研磨,研磨后再通过目筛过滤。得到的软磁性颗粒中聚乙烯吡咯烷酮包覆在羰基铁粉颗粒周围,降低羰基铁粉在油液中的沉降速度。
制备磁流变液:
将1质量份油酸加入30质量份载液聚α烯烃中,充分搅拌,然后再依次加入84质量份软磁性颗粒,边加边搅拌,加完软磁性颗粒后,加入0.8质量份油酸山梨醇酯、0.7质量份十二烷基苯磺酸钠和0.4质量份硅藻土,然后用球磨搅拌机搅拌1个小时,温度控制在60℃,使原料之间充分混合,得到磁流变液。
实施例4
制备软磁性颗粒:
将平均粒径低于2微米的羰基铁粉加入混有聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇中,其中三种成分的质量份数比例为,羰基铁粉:乙醇:聚乙烯吡咯烷酮=80:23:2;然后将三者用搅拌机搅拌30分钟,搅拌温度控制在60℃以下;然后放入超声波分散仪中进行超声分散30分钟;然后再将样品放入干燥箱中烘干,温度控制在60℃;烘干后研磨1h,使得块状的羰基铁粉研磨成细小的粉状,便于羰基铁粉在制备磁流变液时分散在油液中,不容易沉淀;然后用100目筛将研磨后的颗粒过滤,取筛下物作为软磁性颗粒,筛网上边的大颗粒可以重新研磨,研磨后再通过目筛过滤。得到的软磁性颗粒中聚乙烯吡咯烷酮包覆在羰基铁粉颗粒周围,降低羰基铁粉在油液中的沉降速度。
制备磁流变液:
将1质量份油酸加入28质量份载液聚α烯烃中,充分搅拌,然后再依次加入85质量份软磁性颗粒,边加边搅拌,加完软磁性颗粒后,加入1质量份油酸山梨醇酯、1质量份十二烷基苯磺酸钠和1.9质量份硅藻土,然后用球磨搅拌机搅拌1个小时,温度控制在60℃,使原料之间充分混合,得到磁流变液。
对实施例1制备得到的磁流变液的沉降性能进行测试,测试方法为:将磁流变液灌装到试管中,放置半年,测试析出的油液层厚度,结果如图1所示:由图1可知,本发明提供的磁流变液放置半年后,析出油液6mm,说明本发明提供的磁流变液稳定性较好,不易沉降。
对实施例1制备的磁流变液的粘度进行测试,采用NDJ-8S旋转粘度计进行测试,采用4#转子,60转/分钟。测试结果如图2所示,由图2可知,本发明提供的磁流变液的粘度为1.88Pa·s。
对实施例1制备的磁流变液的力矩性能进行测试,测试方法为:将磁流变液装入电梯用磁流变制动器后,测试制动器的静态力矩。测试结果如图3所示,由图3可知,磁流变制动器的静态力矩为156N·m,说明磁流变液制动器的力矩性能较好,能够满足电梯制动器的极限力矩要求(本例中电梯制动器用静态力矩至少要大于110N·m),间接地说明,所制备的磁流变液的剪切屈服应力满足要求。
而且本发明提供的磁流变液应用于制动器时,可长期使用,不用频繁更换。目前,用所提供的方法制备出的磁流变液密封放置5~6年后,罐装后测试,其静态力矩没有明显减少,基本满足要求。
综上,本发明提供的磁流变液稳定性好,不易沉降,且所产生的剪切应力较大,用于电梯制动器中时,可产生较大的制动力矩,可长期使用,不用频繁更换。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
2.根据权利要求1所述的电梯用磁流变液,其特征在于,所述软磁性颗粒的粒径≤100目。
3.根据权利要求1~2任一项所述的电梯用磁流变液,其特征在于,所述软磁性颗粒的制备方法包括以下步骤:
将羰基铁粉、乙醇和聚乙烯吡咯烷酮搅拌混合后,依次进行超声、干燥、研磨和过筛处理,得到软磁性颗粒。
4.根据权利要求1所述的电梯用磁流变液,其特征在于,所述载液包括聚α烯烃。
5.权利要求1~4任一项所述电梯用磁流变液的制备方法,包括以下步骤:将软磁性颗粒、载液、油酸、油酸山梨醇酯、十二烷基苯磺酸钠和硅藻土进行搅拌混合,得到磁流变液;所述搅拌混合的温度为60℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述搅拌混合的方式为:在搅拌条件下将油酸和软磁性颗粒加入载液中,再加入油酸山梨醇酯、十二烷基苯磺酸钠和硅藻土。
7.权利要求1~4任一项所述电梯用磁流变液或者权利要求5或6所述方法制备得到的磁流变液在制动器和减振器中的应用。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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