CN116978655A - 磁流变流体 - Google Patents

Abstract

本发明为一种磁流变流体。本发明的课题在于提供一种具有均衡的粘性和沉降性的磁流变流体。该课题通过磁流变流体来实现，所述磁流变流体的特征在于，其包括：磁性体；介质，其能够分散磁性体；分散剂，其形成保持磁性体的磁性体保持结构，并且使磁性体在介质中分散；和增强剂，其对磁性体保持结构进行增强；磁性体的混配量相对于介质与磁性体的和为25重量％～75重量％，介质的混配量相对于介质与磁性体的和为25重量％～75重量％，分散剂的混配量相对于介质与磁性体的和为0.5重量％～6重量％，增强剂的混配量相对于分散剂的重量为5重量％～300重量％。

Description

磁流变流体

技术领域

本发明涉及磁流变流体。

背景技术

磁流变(Magneto Rheological：MR)流体是将铁、磁铁矿等磁性颗粒分散于规定的分散介质而成的流体(例如，参照专利文献1)。磁流变流体是能够控制流变特性、力学性质的材料，因此，例如主要用于面向汽车的安装装置、减振装置以及面向建筑机械的座椅减振器等直动式设备。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2006-505937号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，磁流变流体存在放置时会因磁性颗粒的沉降而产生凝聚的问题。在这样的情况下，采用触变剂添加技术，通过使介质高粘度化而抑制磁性颗粒的沉淀速度。通过对磁流变流体赋予触变性，抑制静置时磁性颗粒的沉降，并且动态粘度降低，由此发挥作为磁性流体的特性。

但是，若为了充分抑制磁性颗粒的沉降而增大磁流变流体的静态粘度，则会产生难以处理的问题。进而，动态粘度也增大，因此还产生难以获得作为磁流变流体的特性的问题。

本发明的目的在于获得具有均衡的粘性和沉降性的磁流变流体。

解决技术问题的手段

根据本发明，提供一种磁流变流体，其特征在于，包括：磁性体；介质，其能够分散上述磁性体；分散剂，其形成保持上述磁性体的磁性体保持结构，并且使该磁性体在上述介质中分散；和增强剂，其对上述磁性体保持结构进行增强；上述磁性体的混配量相对于上述介质与该磁性体的和为25重量％～75重量％，上述介质的混配量相对于该介质与上述磁性体的和为25重量％～75重量％，上述分散剂的混配量相对于上述介质与上述磁性体的和为0.5重量％～6重量％，上述增强剂的混配量相对于上述分散剂的重量为5重量％～300重量％。

在此，上述分散剂优选包含流变控制剂。

进一步，优选的是，上述分散剂包含二氧化硅，上述磁性体保持结构具有网眼结构。

上述二氧化硅的一次粒径优选大于10nm。

上述二氧化硅优选为湿式法二氧化硅。

上述湿式法二氧化硅的二次粒径优选小于2.5μm。

上述增强剂优选选自多羟基羧酸衍生物。

进而，上述多羟基羧酸衍生物优选包含多羟基羧酸酰胺或多羟基羧酸酯。

发明效果

根据本发明，能够得到具有均衡的粘性和沉降性的磁流变流体。

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的方式进行说明(以下，实施方式)。需要说明的是，本发明并不限于以下的实施方式，实施时可以在其主旨的范围内进行各种变形。

(介质)

在本实施方式中，作为磁流变流体的介质，可以使用矿物油、植物油、二醇系液体、硅油、水等。具体而言，例如可列举出聚-α-烯烃、菜籽酯油、烃油、乙二醇、丙二醇、异链烷烃、烷基萘、氟油、全氟醚等。这些介质可以单独使用或各种混合使用。

在本实施方式中，使用乙二醇、丙二醇和水的混合介质作为介质。

在本实施方式中，磁流变流体中的介质的混配量相对于介质与磁性体之和通常为25重量％～75重量％，优选为30重量％～50重量％。磁流变流体中的介质的量过少时，粘度显著上升，磁流变流体自身的流动性有降低的倾向，因此不优选。组合物中的介质的量过多时，磁性体的相对含量降低，在施加磁场时有无法得到充分的粘度变化及剪切应力的倾向，因此不优选。

(磁性体)

在本实施方式中，作为磁性体，使用顺磁性化合物、超顺磁性化合物、强磁性化合物。具体而言，例如可以举出铁、铁合金、氧化铁、氮化铁、碳化铁、二氧化铬、低碳钢、硅钢、镍、钴以及它们的混合物等。氧化铁包括纯氧化铁、含有少量锰、锌、钡等的氧化铁。另外，还可以举出羰基铁粉等进行了亲水化表面处理的铁粉、在表面形成有氧化膜的铁(硬质)、除去了表面的氧化膜的铁(软质)、磁铁、锰锌铁氧体等。进一步，也可以使用含有铝、硅、钴、镍、钒、钼、铬、钨、锰、铜等的合金等。另外，根据所使用的溶剂，也可以对它们的表面实施疏水化处理。

磁性体的粒径一般为0.5μm～50μm，优选为1μm～20μm。若磁性体的粒径过小，则在施加外部磁场时有无法得到充分的剪切应力的倾向，因此不优选。若磁性体的粒径过大，则存在磁性颗粒容易沉降、或滑动时的摩擦增加的倾向，因此不优选。

在本实施方式中，磁流变流体中的磁性体的混配量相对于介质与磁性体之和通常为25重量％～75重量％，优选为50重量％～70重量％。磁流变流体中的磁性体的量过少时，在施加有磁场的条件下的运动粘度不会增大，作为磁流变流体的性能有显著变差的倾向，因此不优选。如果磁流变流体中的磁性体的量过多，则流体成为粘土状且作为磁流变流体的特征的流动性有极度降低的倾向，因此不优选。

(分散剂)

本实施方式中使用的分散剂是将磁性体包入网状并分散于介质中、且在介质中形成网眼的物质。即，分散剂形成保持磁性体的磁性体保持结构，并将磁性体分散在介质中。所述磁性体保持结构具有网眼结构。作为这样的物质，可以举出通过添加流变控制剂、高分子增稠剂、多糖类增稠剂等而使组合物的粘度增大的增稠剂；非离子系表面活性剂、两性表面活性剂、高分子表面活性剂、颜料分散剂、脂肪酸、胺类、酰胺类、酰亚胺类、金属皂、脂肪酸低聚物化合物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等吸附于磁性体颗粒的表面活性剂等。

其中，流变控制剂优选为赋予磁流变流体在低剪切速度域的剪切粘度提高、并且在高剪切速度域的剪切粘度降低那样的流动特性的添加剂。作为流变控制剂，例如可举出二氧化硅(例如湿式法二氧化硅、干式法二氧化硅、凝胶化法二氧化硅)、粘土等无机系化合物系流变控制剂；脲改性聚合物、氨基甲酸酯改性聚合物、蓖麻油蜡、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、脂肪酸酰胺蜡、纤维状高分子化合物、纤维素纳米纤维(CNF)等有机系化合物系流变控制剂。这些流变控制剂可以单独使用1种，也可以组合2种以上使用。

在本实施方式中，作为流变控制剂，例如在湿式法二氧化硅的情况下，关于湿式法二氧化硅的粒径，通常一次粒径为3nm以上，二次粒径为20μm以下。另外，在干式法二氧化硅的情况下，通常一次粒径为7nm以上。如果二氧化硅的粒径过小，则存在二氧化硅彼此凝聚而成为凝聚块的倾向，因此不优选。若二氧化硅的粒径过大，则由二氧化硅形成的三维的网眼结构的网眼变大，存在保持效果降低的倾向，因此不优选。

在本实施方式中，磁流变流体中的分散剂的混配量相对于介质与磁性体之和通常为0.5重量～6重量％，优选为2重量％～6重量％。如果磁流变流体中的分散剂的量过少，则无法形成保持磁性体的充分的网眼结构，存在耐沉降性降低的倾向，因此不优选。如果磁流变流体中的分散剂的量过多，则由于磁流变流体的粘度增大，存在流体的脱气和处理作业性降低的倾向，因此不优选。

(增强剂)

在本实施方式中，通过混配增强剂，包裹利用上述分散剂形成的磁性体，增强介质中的磁性体保持结构。由此，能够抑制磁性体之间的凝聚，使磁性体的沉降性降低。作为增强剂，可举出多羟基羧酸衍生物。作为多羟基羧酸衍生物的具体的化合物，例如可举出多羟基羧酸酰胺、多羟基羧酸酯等。

在本实施方式中，磁流变流体中的增强剂的含量相对于分散剂的重量通常为5重量％～300重量％，优选为10重量％～200重量％。如果磁流变流体中的增强剂的量过少，则无法充分得到由分散剂形成的结构体的增强效果，存在磁性体的耐沉降性降低的倾向，因此不优选。如果磁流变流体中的增强剂的量过多，则增强剂之间自缔合，从而无法充分得到由分散剂形成的结构体的增强效果，存在磁性体的耐沉降性降低的倾向，因此不优选。

需要说明的是，在本实施方式的磁流变流体中，根据需要，除了上述成分以外，例如也可以配混抗磨剂、极压剂、防锈剂、摩擦调节剂、固体润滑剂、抗氧化剂、消泡剂、着色剂、粘度调节剂等其他添加剂。在该情况下，这些添加剂可以分别单独使用1种或组合2种以上使用。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，本发明并不限于实施例。需要说明的是，只要没有特别说明，实施例及比较例中的份和％均为重量基准。

(1)磁流变流体的制备

制备表1所示组成的磁流变流体。

首先，在介质中添加分散剂和增强剂并进行搅拌。接着，添加磁性体进行搅拌。停止搅拌时，通过分散剂与增强剂的结合形成了网眼结构，粘度提高。此时，成为在由所形成的网眼结构的间隙构成的磁性体保持结构中保持磁性体的状态。之后，若再次对溶液施加剪切力，则网眼结构崩解，粘性降低。

需要说明的是，本实施方式的磁流变流体的制造方法没有特别限定，可以将介质、磁性体、分散剂、增强剂和根据需要的其他添加剂以任意的顺序混合而制备。

(2)磁流变流体的试验

(a)沉降性试验

在样品瓶(容器容量24ml)内调整磁流变流体，将其在23℃下静置保管。在经过1000小时后，对磁流变流体的全流体高度(总液量[mm])，测定从流体液面到介质(上清液)与磁性体混合成分(沉降成分)分离的界面为止的高度(分离量[mm])，根据沉降率[％]＝(分离量[mm]/总液量[mm])×100评价分散稳定性。沉降率[％]的数值越小，耐沉降性越良好。

(b)运动粘度测定

使用B型粘度计，在25℃条件下，对于放入样品瓶中的磁流变流体，分别测定使用了KANETEC株式会社制磁力基座(型号MB-T3)施加有磁场的条件下(有磁场)和未施加磁场的条件下(无磁场)的运动粘度(cSt)。测定值越小则粘度越低。

(c)磁场特性

求出施加有磁场的条件下的运动粘度(ON)与未施加磁场的条件下的运动粘度(OFF)之比(运动粘度比：ON/OFF比)，作为磁流变流体的磁场特性的指标。可以说，运动粘度比(ON/OFF比)越大，则磁流变流体的应用范围越广、越容易使用。

(实施例1～实施例10，比较例1～比较例5)

对于表1、表2所示的磁流变流体，测定沉降性、运动粘度和剪切应力(实施例1～实施例10)。另外，作为比较例，制备表3所示的组合物，在与实施例1相同的条件下测定沉降性和运动粘度(比较例1～比较例5)。结果示于表1～表3。需要说明的是，表1～表3中的增强剂的混配量记载为相对于混配于磁流变流体的分散剂的浓度(重量％)。另外，将实施例及比较例中使用的磁流变流体的成分的来源记载于表2的下栏中。

[表1]

[表2]

(介质)

乙二醇系溶剂：CCI株式会社制

(磁性体)

羰基铁粉1：江苏天一超细金属粉末有限公司制造的MRF-35，粒径2.5微米

羰基铁粉2：江苏天一超细金属粉末有限公司制造的YMIM-73，粒径5.0微米

(分散剂)

二氧化硅1：东曹株式会社制造的Nipsil CX-200，一次粒径＝4nm，二次粒径＝1.7μm

二氧化硅2：东曹株式会社制造的Nipsil E-200A，一次粒径＝20nm，二次粒径＝2.5～3.5μm

二氧化硅3：东曹株式会社制造的Nipsil SP-200，一次粒径＝15nm，二次粒径＝1～2μm

二氧化硅4：东曹株式会社制造的Nipsil VN3，一次粒径＝15nm，二次粒径＝18μm以上

(增强剂)

多羟基羧酸酰胺衍生物：BYK-Chemie GmbH制RHEOBKY-7405(多羟基羧酸酰胺的聚丙二醇600的溶液，浓度52％)

多羟基羧酸酯衍生物：BYK-Chemie GmbH制RHEOBKY-606(多羟基羧酸酯单体)

[表3]

由表1、表2所示的结果可知，本实施方式的磁流变流体(实施例1～实施例10)是磁流变流体所含的磁性体的沉降性、凝聚性得到抑制、粘性与沉降性的平衡良好的磁流变流体。

与此相对，可知在不混配增强剂(多羟基羧酸衍生物)的情况下(比较例1、2)，磁性体的沉降性未见改善。可知在分散剂(二氧化硅)的混配量过多(8重量％)的情况下(比较例3)，流体成为粘土状，难以测定运动粘度。可知在磁性体(羰基铁粉)的混配量过少(20重量％)的情况下(比较例4)，虽然运动粘度比(ON/OFF比)为29，但磁流变流体的运动粘度小，而且，在施加有磁场的条件下的运动粘度小，作为磁流变流体的性能差。可知在磁性体(羰基铁粉)的混配量过多(80重量％)的情况下(比较例5)，流体成为粘土状，难以测定运动粘度。

Claims (8)

1.一种磁流变流体，其特征在于，其包括：

磁性体；

介质，其能够分散所述磁性体；

分散剂，其形成保持所述磁性体的磁性体保持结构，并且使该磁性体在所述介质中分散；和

增强剂，其对所述磁性体保持结构进行增强；

所述磁性体的混配量相对于所述介质与该磁性体的和为25重量％～75重量％，

所述介质的混配量相对于该介质与所述磁性体的和为25重量％～75重量％，

所述分散剂的混配量相对于所述介质与所述磁性体的和为0.5重量％～6重量％，

所述增强剂的混配量相对于所述分散剂的重量为5重量％～300重量％。

2.根据权利要求1所述的磁流变流体，其特征在于，所述分散剂含有流变控制剂。

3.根据权利要求2所述的磁流变流体，其特征在于，所述分散剂含有二氧化硅，所述磁性体保持结构具有网眼结构。

4.根据权利要求3所述的磁流变流体，其特征在于，所述二氧化硅的一次粒径大于10nm。

5.根据权利要求4所述的磁流变流体，其特征在于，所述二氧化硅为湿式法二氧化硅。

6.根据权利要求5所述的磁流变流体，其特征在于，所述湿式法二氧化硅的二次粒径小于2.5μm。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的磁流变流体，其特征在于，所述增强剂选自多羟基羧酸衍生物。

8.根据权利要求7所述的磁流变流体，其特征在于，所述多羟基羧酸衍生物包含多羟基羧酸酰胺或多羟基羧酸酯。