KR101588051B1 - Preparing method of magnetic composite particles using polyvinyl butyral and carbonyl iron and magnetorheological fluid comprising the same - Google Patents

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KR101588051B1 KR1020090001203A KR20090001203A KR101588051B1 KR 101588051 B1 KR101588051 B1 KR 101588051B1 KR 1020090001203 A KR1020090001203 A KR 1020090001203A KR 20090001203 A KR20090001203 A KR 20090001203A KR 101588051 B1 KR101588051 B1 KR 101588051B1
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Abstract

본 발명은 자기장에 따라 유변 성질이 변화하는 자기유변유체 제조에 있어서, 유체에 분산되는 주원료인 자성입자를 합성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리비닐부티랄(Polyvinyl butyral)를 카르보닐 아이언(Carbonyl iron)에 코팅하여 자성 복합체입자를 합성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 자기적 성질이 우수한 카르보닐 아이언과 낮은 밀도와 고 충격저항을 갖는 합성수지인 폴리비닐부티랄의 유/무기 하이브리드는 제조가 용이할 뿐 아니라, 기존의 자성입자로 사용되던 순수한 카르보닐 아이언보다 유체 내에서의 분산성 및 표면성질이 우수한 특징을 갖는다. The present invention relates to a method for synthesizing magnetic particles as a main raw material to be dispersed in a fluid in the preparation of a magnetorheic fluid whose rheological properties vary according to a magnetic field. More particularly, the present invention relates to a method for synthesizing magnetic particles by dispersing polyvinyl butyral, (Carbonyl iron) to synthesize magnetic composite particles. Industrial Applicability According to the present invention, an organic / inorganic hybrid of polyvinyl butyral, which is a synthetic resin having high magnetic properties and low density and high impact resistance, is easy to manufacture, and has a low carbonyl And has excellent properties of dispersibility and surface properties in a fluid than an iron.

유/무기 복합체, 카르보닐 아이언, 자기 유변 유체, 폴리비닐부티랄 Organic / inorganic composites, carbonyl irons, magnetorheological fluids, polyvinyl butyral

Description

폴리비닐부티랄과 카르보닐 아이언을 이용한 자성 복합체 입자 및 자기유변유체 제조 방법 {PREPARING METHOD OF MAGNETIC COMPOSITE PARTICLES USING POLYVINYL BUTYRAL AND CARBONYL IRON AND MAGNETORHEOLOGICAL FLUID COMPRISING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a magnetic composite particle and a magnetorheological fluid using polyvinyl butyral and a carbonyl iron, and a method for producing the magnetic composite particle and a magnetorheological fluid using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 자기장에 따라 유변 성질이 변화하는 자기유변유체 제조에 있어서, 유체에 분산되는 주원료인 자성입자를 합성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 낮은 밀도와 고 충격저항을 갖는 폴리비닐부티랄(Polyvinyl butyral)을 자기적 성질이 우수한 카르보닐 아이언(Carbonyl iron)에 코팅하여 자성 복합체입자를 합성하는 방법 및 이를 포함한 자기유변유체에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of synthesizing magnetic particles as a main raw material to be dispersed in a fluid in the preparation of a magnetorheic fluid in which the rheological properties are changed according to a magnetic field. More particularly, the present invention relates to a method for synthesizing magnetic particles comprising polyvinyl butyral (Polyvinyl butyral) on a carbonyl iron having excellent magnetic properties to synthesize magnetic composite particles and a magnetorheological fluid containing the same.

자기 유변 유체(Magnetorheological Fluid)는 자기장이 주어짐에 따라 유변 물성이 급격히 변하는 물질로, 자기장이 주어지면 자유롭게 흐르는 유체에서 높은 yield strength를 갖는 고체적 성질로 변하게 된다. 이러한 자기유변유체는 비 자성 용매(nonmagnetic solution)에 자성입자(magnetic particles)를 분산시킨 분산액(suspension)으로서, 외부로부터 제공되는 자기장의 크기에 따라 유변학적 거동과 전기적, 열적, 기계적 물리적 성질이 달라지는 자기유변현상 (이하 “MR”이라 한다)을 나타내는 유체를 말한다. Magnetorheological Fluid is a material in which the rheological properties change rapidly as the magnetic field is given. When a magnetic field is given, it changes from a freely flowing fluid to a solid property with a high yield strength. Such a magnetorheological fluid is a suspension in which magnetic particles are dispersed in a nonmagnetic solvent. The rheological behavior of the magnetorheological fluid varies depending on the magnitude of the magnetic field provided from the outside, and the electrical, thermal, and mechanical physical properties (Hereinafter referred to as " MR ").

이 유체는 단순히 외부 자기장의 인가에 의해서 10-100 kPa 이상의 높은 항복응력을 가지는 등 기계력을 제어할 수 있으며 단순한 자기장만의 인가에 의해서 부가적인 운동장치의 필요 없이 기계력을 제어할 수 있으므로 응용장치 설계의 단순화를 가져올 수 있다. 또한, 외부로부터의 인가된 자기장의 크기에 따라 유체특성이 달라지므로 자기장의 제어에 의해 유변학적 물성을 변화시킬 수 있으며 정밀한 유동 특성 제어가 가능하다.This fluid can control the mechanical force, such as having a high yield stress of 10-100 kPa or more by simply applying an external magnetic field, and the mechanical force can be controlled without the need for an additional exercise device by applying only a magnetic field. Can be simplified. Also, since the fluid characteristics are changed according to the magnitude of the applied magnetic field from the outside, the rheological properties can be changed by the control of the magnetic field, and precise flow characteristic control is possible.

자기 유변 현상은 용매에 분산되어 있는 자성 입자들이 현탁액에 인가된 자기장에 따라 분극이 되어, 자기 쌍극자간에 인력이 작용하여, 인가된 자기장의 방향으로 사슬과 같은 구조를 형성하게 되고, 이 사슬구조들은 유체의 흐름이나 외부에서 가해지는 전단력에 저항을 보임으로써 유변학적 현상인 점도 및 항복응력을 상승시키는 것이다. 자기장이 유지되는 한 입자간의 사슬 구조는 가역적으로 다시 형성되고 유속이 적을수록 더 많은 입자가 사슬모양을 형성하며 외력이 없는 정지 상태에서는 사슬이 파괴되지 않고 잘 발달되어 있기 때문에 초기흐름을 유도하기 위해서는 더 많은 전단응력(shear stress), 즉 물질 내에 유동을 일으키기 위한 최소응력으로써 항복응력(yield stress)이 필요하다. 입자의 상호작용에 의해 만들어진 사슬모양의 다발은 외력에 의해 그 구조가 파괴되고, 사슬을 이루는 입자들은 사슬 구조를 유지하려고 전단 속도의 크기에 저항하여 원래의 구조로 복원하려는 힘의 반복에 의해 유변물성의 변화가 생긴다. 즉, 전단 속도가 낮은 영역에서는 자기장에 의해 입자의 상호작용이 활발해지면서 사슬을 유지할 수 있는 입자간의 인 력이 우세하며, 높은 전단속도 영역에서는 흐름을 유도하는 유체역학적 힘(Hydrodynamic force)에 의해 입자간의 사슬모양구조가 파괴되면서 이 두 힘의 크기 차이에 의해 유변학적 거동을 설명할 수 있다. 즉, 자기유변유체 내의 입자가 자기장 방향으로 정렬하고 전단 저항이 증가하는 현상은 입자가 편극화되어 나타나는 상호간의 자기력에 기인한다. 점도의 향상과 더불어 항복응력은 자기유변 성질을 갖는 물질들의 유변학적 거동이 실제 공정 및 제품의 성능 평가에 있어서 본질적인 역할을 함으로써, 물질의 항복응력 및 관련 유변물성에 대한 성질이 중요하다. 또한 자기 유변 유체는 자기장이 인가되어 있지 않을 시에는 안정된 분산유체의 특성을 가지고 있어야하므로, 입자의 안정적인 분산이 중요하다.The magnetic rheological phenomenon is a phenomenon in which the magnetic particles dispersed in the solvent are polarized in accordance with the magnetic field applied to the suspension, and gravitation acts between the magnetic dipoles to form a chain-like structure in the direction of the applied magnetic field, It increases the viscosity and yield stress, which is a rheological phenomenon, by showing resistance to fluid flow and shear force externally applied. As long as the magnetic field is maintained, the inter-particle chain structure is reversibly formed. As the flow velocity is lower, more particles form a chain shape. In the stationary state without external force, the chains are not destroyed and are well developed. More shear stress is required, i.e., yield stress is required as the minimum stress to cause flow in the material. The chain-like bundle created by the interaction of particles is destroyed by external force, and the particles forming the chain are ruptured by repetition of the force to restore the original structure against the magnitude of the shear rate in order to maintain the chain structure. A change in physical properties occurs. That is, in the region where the shear rate is low, the interactions between the particles that can maintain the chain become dominant due to the interaction of the particles due to the magnetic field, and due to the hydrodynamic force inducing the flow in the high shear rate region, The rheological behavior can be explained by the difference in the magnitude of these two forces as the structure of the chain is destroyed. That is, the phenomenon that the particles in the magnetorheological fluid are aligned in the direction of the magnetic field and the shear resistance is increased is due to mutual magnetic forces appearing when the particles are polarized. The yield stress along with the improvement of viscosity is important for the material's yield stress and related rheological properties, since the rheological behavior of materials with magnetic rheological properties plays an essential role in evaluating the performance of actual processes and products. In addition, since the magnetorheological fluid must have stable dispersion fluid characteristics when the magnetic field is not applied, stable dispersion of the particles is important.

정상상태 전단 유동장에서 자기유변유체의 전단응력을 전단속도에 따라 측정하고, 이 응력 거동으로부터 전단속도를 영으로 외삽하여 구할 때 일반적으로 항복 응력 값으로 취한다. 전단속도를 조절하여 응력을 측정하는 방식의 실험에서 엄밀하게 전단속도가 영인 것을 포함하지 않는 유한한 전단 속도 영역에서만 측정이 가능하기 때문에 이때의 값을 동적 항복 응력으로 정의한다. 자기장 하에서 입자의 사슬구조를 형성하고 점도 및 항복 응력을 증가시키기 위하여, 입자 또는 매질 자체가 그들의 자기적 분극 현상에 의하여 상호 의존적으로 작용할 수 있다. 이런 성질은 기존의 고체에서의 단점으로 지적된 피로한도에 대한 유체의 영구성과 고체의 토크(Torque)전달의 이점을 동시에 가지게 되므로 장치설계상 많은 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 이러한 반응은 10-3 초 수준으로 매우 빠르며 가역적 반응으로 나타나므로 연속 가변적인 실시간 동작을 가능하게 한다. 이런 장점들은 종래의 기계시스템에서 발생하는 마모와 온도, 습도 등 여러 인자에 의해 달라지는 비선형성 마찰 문제로 인한 정밀도의 저하를 해결할 수 있고, 작용하는 외력에 따라 그에 상응하는 반응을 전기적인 제어를 통한 자기장 제어로 할 수 있기 때문에 신개념의 지능형 시스템으로서 각광을 받고 있다. The shear stress of a magnetorheological fluid in a steady-state shear flow field is measured according to the shear rate and is generally taken as the yield stress value when the shear rate is extrapolated to zero from this stress behavior. In the experiment of measuring the stress by adjusting the shear rate, the value is defined as the dynamic yield stress because it is possible to measure only in the finite shear rate region that does not include the zero shear rate strictly. In order to form the chain structure of the particles under a magnetic field and to increase the viscosity and yield stress, the particles or the medium itself can act interdependently by their magnetic polarization. This property has many advantages in the device design because it has the advantages of fluid permanence and solid torque transmission to the fatigue limit which is pointed out as a disadvantage in the conventional solid. In addition, this reaction is very rapid, with a level of 10 -3 seconds, and appears as a reversible reaction, enabling continuous variable real-time operation. These advantages can overcome the degradation of accuracy due to the nonlinear friction problems caused by various factors such as wear, temperature, and humidity occurring in conventional mechanical systems, and the corresponding reaction can be controlled by electrical control Since it can be controlled by magnetic field, it is getting a spotlight as a new concept of intelligent system.

자기유변유체는 응용장치에서 중요한 요소로써 낮은 초기점도 및 분산안정성, 외부장하의 높은 전단 응력과 낮은 전력 소모 등을 만족시킨다는 큰 장점을 가지고 다양한 응용이 가능하며, 이러한 특성은 기존의 복잡한 기계식 시스템을 대체하여 시스템을 전반적으로 소형화 및 경량화하거나 그 구조를 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자기장에 대한 유체의 빠른 응답성과 유변효과의 가역성을 이용하여 공학 분야, 특히 자동차의 댐퍼(damper) 시스템, 충격 흡수기(shock absorber), 엔진마운트(engine mount), 유량제어용 밸브 시스템 및 위치 정함(positioning), 로봇(Robot), 액츄에이터(actuator) 등의 광범위한 분야에 응용이 가능하다. Magneto-rheological fluid is an important element in applications, and it can be applied in various applications with its low initial viscosity and dispersion stability, high shear stress of external load and low power consumption. In addition, the system can be miniaturized, lightweight, or simplified in its overall structure, as well as being able to simplify its structure, and utilize the reversibility of the fluid response and the rheological effect on the magnetic field, shock absorbers, engine mounts, valve systems for flow control and positioning, robots, actuators, and the like.

일반적으로 자기유변유체는 빙햄 모델(Bingham model)로써 자기장에 의해 유도된 응력 전달의 정도를 파악할 수 있는 기준이 되는 항복 응력(yield stress)을 보여준다. 즉, 자기유변유체가 강한 자기장을 받았을 때 충분히 작은 전단율 구간에서는 전단응력이 일정한 값을 갖는 고체의 성질을 가지는 것을 의미하며, 전기장의 세기가 증가할수록 사슬의 형성이 단단하여 강한 외력에도 사슬모양을 그대로 유지할 수 있다. 대부분의 자기 유변 유체는 입자의 부피 분율이 높은 현탁액이므로 자기장이 없는 경우라도 반드시 뉴턴유체(Newtonian fluids) 거동을 보이지는 않으나 비교적 큰 전단속도 영역에서 낮은 점도를 갖는다. 이때 외부로부터 자기장 이 가해지면 매우 빠른 속도로 현격하게 점도 및 응력 향상 현상을 보인다.In general, the magnetorheological fluid shows the yield stress as a basis for determining the degree of stress-induced stress transfer with the Bingham model. That is, when a magnetorheological fluid receives a strong magnetic field, it means that the shear stress has a constant value at a small shear rate range. As the electric field increases, the chain is hardly formed, Can be maintained. Since most magnetorheological fluids are suspensions with high volume fraction of particles, they do not necessarily exhibit Newtonian fluids behavior even in the absence of a magnetic field, but they have low viscosity at relatively large shear rates. At this time, when a magnetic field is applied from the outside, the phenomenon of viscosity and stress is remarkably improved at a very high speed.

일반적인 입자 자기 쌍극자 메커니즘에 따르면, 편극화 성향이 크고 자성특성이 높은 카르보닐 아이언과 같은 Soft magnetic 물질을 사용해야한다. 그러나 이러한 물질의 대부분은 높은 밀도와 불안정한 표면성질을 가지고 있다는 단점이 있다. 특히 높은 밀도는 자기 유변 유체가 평상시 안정된 유체로 존재하는 것에 큰 방해요인이 되며, 또한 자기장을 낮추거나 제거 하였을 때 재 분산이 어려운 문제점을 야기한다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히 유체의 밀도를 높이고, 다양한 분산제를 넣어서 그 문제를 해결하는 것이 있었다. 이러한 분산력을 증가시키기 위해 입자와 입자사이의 입체장애를 발생시키는 목적으로 유체에 폴리머를 녹여서 폴리머 젤 형태를 만들었다. [“Development and characterization of hydrocarbon polyol polyurethane and silicone magnetorheological polymeric gels”, Journal of Applied Polymer Science 2003, Vol. 92 (2), p. 1176]. 그러나 이러한 것은 자기장이 없는 상황에서도 상당히 높은 점도를 보이므로 범위를 조절하는데 어려움이 많다. 또한 분산안정성을 높이는 하나의 방법으로 유화방울에 물을 넣고 이중 안정 층을 만들어 자성입자를 포집하는 방법을 연구하였다. 즉 친수성으로 표면 처리된 자성입자와 물과의 인력이 작용하여 물의 유화 상에 자성입자가 존재하게 함으로써, 분산성을 향상시킨 것이다. [“Rheological properties and stabilization of magnetorheological fluids in a water-in-oil emulsion”, Journal of Colloid and Interface Science 2001, Vol. 241 (1) p. 349]. 하지만 이 방법은 오랜 안정성 유지가 어렵고 device 에 적용하 였을 때 자기장에 따른 가역적인 작용을 할 수가 없다는 문제가 있다. According to a common particle magnetic dipole mechanism, soft magnetic materials such as carbonyl irons with a high polarizing tendency and high magnetic properties should be used. However, most of these materials have disadvantages of high density and unstable surface properties. Particularly, a high density is a major obstacle to the fact that the magnetorheological fluid exists as a normally stable fluid, and also causes a difficulty in re-dispersion when the magnetic field is lowered or removed. Many studies have been conducted to solve these problems. Particularly, there was a problem of solving the problem by increasing the density of the fluid and adding various dispersants. In order to increase the dispersing force, polymer gel was formed by dissolving the polymer in the fluid in order to generate steric hindrance between particles and particles. [&Quot; Development and characterization of hydrocarbon polyol polyurethane and silicone magnetorheological polymeric gels ", Journal of Applied Polymer Science 2003, Vol. 92 (2), p. 1176]. However, it is difficult to control the range because it shows a very high viscosity even in the absence of a magnetic field. As a method of improving the dispersion stability, water was added to the oil droplets and a stable layer was formed to collect the magnetic particles. That is, the attraction between magnetic particles surface-treated with hydrophilicity and water acts to allow magnetic particles to exist in the emulsion phase of water, thereby improving dispersibility. [&Quot; Rheological properties and stabilization of magnetorheological fluids in a water-in-oil emulsion ", Journal of Colloid and Interface Science 2001, Vol. 241 (1) p. 349]. However, this method has a problem that it is difficult to maintain stability for a long time and it can not perform a reversible action according to a magnetic field when applied to a device.

입자의 사이즈도 유체의 레올로지에 아주 큰 영향을 미치는데, 큰 입자(μm)의 경우 그것보다 작은(nm) 입자보다 높은 항복응력(yield stress)을 가지며, 만약 입자의 사이즈가 10μm보다 크다면 입자의 무게 때문에 침전이 일어날 것이고, 이것은 MR유체의 안정성을 유지하는데 방해가 될 것이다. 그렇다고 해서 자성입자와 비 자성 용매간의 비중차이에 의한 분산문제를 해결하기 위해서 사이즈가 작은 자성입자를 넣는다고 하면, 항복응력이 현격히 감소하는 문제도 발생하기 때문에 이런 문제를 해결하기 위해 마이크론 사이즈의 입자에 나노사이즈의 입자를 20%정도 섞으면 오히려 magnetorheological property가 증가하고, MR유체의 안정성을 유지하는데 큰 도움이 된다. 하지만 이러한 여러 연구도 입자자체의 밀도를 해소하기보다 외부의 영향을 더욱 고려한 방법이어서 한계가 있었다. The particle size also has a large effect on the rheology of the fluid, which has a higher yield stress than the smaller particles (nm) for larger particles (μm), and if the particle size is larger than 10 μm Precipitation will occur due to the weight of the particles, which will interfere with maintaining the stability of the MR fluid. However, in order to solve the dispersion problem due to the difference in the specific gravity between the magnetic particles and the non-magnetic solvent, when the magnetic particles having a small size are added, there is a problem that the yield stress is remarkably reduced. To solve this problem, The mixing of nanosized particles in the amount of about 20% increases magnetorheological properties and helps to maintain the stability of the MR fluid. However, these studies have limitations because they are more concerned with the external influences rather than solving the density of the particles themselves.

이에 본 발명자들은 자성입자로써 고분자로 코팅된 카르보닐 아이언의 복합체와 유기 용매로 구성되는 자기유변유체의 시스템으로 MR 효과를 갖는 자성 입자의 개발을 통하여 기존의 MR 효과를 갖는 철 입자만의 시스템과 비교하였을 경우 MR효과를 유지하면서, 분산안정성을 높여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have developed a magnetic particle having MR effect by a system of a magnetorheological fluid composed of a complex of a carbonyl iron coated with a polymer as a magnetic particle and an organic solvent, The present inventors have accomplished the present invention while improving the dispersion stability while maintaining the MR effect.

따라서, 본 발명의 목적은 유기 용매 및 광유계 탄화수소 기유, 합성 기유와의 친화성을 높이고, 입자의 밀도를 낮추어 용매에 분산이 잘되어 분산성 향상이 안정적이며, 높은 항복응력을 가지도록, 쉽고 간단한 방법으로 자성 입자인 카르보닐 아이언에 표면성질이 우수한 폴리부티랄을 코팅하여 자성복합체 입자를 제조하는 방법을 제공함에 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing an organic solvent which is easy to be dispersed in a solvent by increasing the affinity with an organic solvent, a mineral oil hydrocarbon base oil, a synthetic base oil, And a method for producing magnetic composite particles by coating a polybutyral having excellent surface properties on a carbonyl iron which is a magnetic particle by a simple method.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의하여 제조된 자성 복합체입자를 포함하는 자기유변유체를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a magnetorheological fluid comprising the magnetic composite particles produced by the above method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자성복합체 입자의 제조방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing magnetic composite particles,

(a) 제1 용매에 폴리비닐부티랄을 용해시키고, 카르보닐아이언을 상기 제1 용매에 분산시켜 분산용액을 제조하는 단계; 및(a) dissolving polyvinyl butyral in a first solvent, and dispersing a carbonyl iron in the first solvent to prepare a dispersion solution; And

(b) 상기 폴리비닐부티랄이 용해되지 않는 제2 용매에 상기 분산용액을 가한 후 교반 하에서 상기 제1 용매를 휘발시키는 단계를 포함하며, (b) adding the dispersion solution to a second solvent in which the polyvinyl butyral is not dissolved, and then volatilizing the first solvent under stirring,

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자성유변유체는 상기 방법 에 따라 제조된 자성복합체 입자를 70~85 중량% 포함하며, 상기 자성복합체 입자가 비자성의 분산매질에 분산되어 있음을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic rheology fluid comprising 70 to 85% by weight of magnetic composite particles prepared according to the above method, wherein the magnetic composite particles are dispersed in a non-magnetic dispersion medium .

본 발명에 따르면 자성입자인 카르보닐 아이언에 폴리비닐부티랄을 코팅함으로써 자성은 기존의 자성입자와 비슷하게 유지하면서도, 입자의 밀도를 낮추어 분산특성을 높이는 효과를 보일 수 있는 자기유변유체를 제공한다. According to the present invention, by coating polyvinyl butyral on a carbonyl iron which is a magnetic particle, it provides a magnetorheological fluid which can exhibit the effect of lowering the density of particles and improving the dispersion characteristics while maintaining the magnetic property similar to that of conventional magnetic particles.

이러한 특성은 자기장을 조정하여 클러치, 브레이크, 밸브 등과 같은 기계장치에 관한 응용이 가능하고, 자기유변유체는 실시간 기계장치의 연결부분에 응용과 함께 진동 컨드롤, 기계적 에너지 컨트롤에 관한 잠재적 응용분야에 사용될 수 있다. These characteristics can be applied to mechanical devices such as clutches, brakes, valves and the like by adjusting the magnetic field, and magnetorheological fluids can be applied to the connecting parts of real-time mechanical devices, as well as to potential applications for vibration control, Can be used.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 비 자성 용매에 자성입자를 분산시킨 자기유변유체에 있어서, 폴리비닐부티랄(Polyvinyl butyral)를 카르보닐 아이언(Carbonyl iron)에 코팅하여 자성 복합체 입자를 형성하는 방법 및 상기와 같이 형성된 자성 복합체 입자를 포함한 자기유변유체에 관한 것이다. The present invention relates to a method for forming magnetic composite particles by coating a polyvinyl butyral on a carbonyl iron in a magnetorheological fluid in which magnetic particles are dispersed in a non-magnetic solvent, Lt; RTI ID = 0.0 > volumetric < / RTI > particles.

폴리비닐부티랄은 고무적인 성질과, 고분자의 성질이 우수하여, 에너지 관리로, 건물 외벽, 천장, 바닥, 내부창, 쇼 윈도우 창, 진열대 등에 널리 쓰이는 고분자 재료이다. 또한 카르보닐 아이언은 입자사이즈가 4-10 마이크론으로 자기 유변 유체에 적합한 입자크기를 가지고 있고, 대부분 구형형태를 취하고 있기 때문에 자기유변유체의 자성 재료로써 가장 많이 이용되는 물질이다. 상기에서 평균 입자크기가 4 ㎛보다 작으면, 항복응력이 현저하게 감소하는 문제가 있으며, 평균 입자크기가 10 ㎛보다 크면 입자 자체의 무게로 인하여 침전이 일어날 가능성이 있다.Polyvinylbutyral is a polymeric material widely used for building exterior walls, ceilings, floors, inner windows, show window windows, and shelves due to its excellent rubber properties and polymer properties. In addition, carbonyl iron is the most widely used magnetic material for magnetorheological fluids because it has a particle size of 4-10 microns and suitable particle size for magnetorheological fluid and mostly spherical shape. If the average particle size is smaller than 4 탆, the yield stress is significantly reduced. If the average particle size is larger than 10 탆, precipitation may occur due to the weight of the particles themselves.

이러한 카르보닐 아이언을 폴리비닐부티랄로 코팅을 하면 자성입자로서의 성질은 유지하면서 입자의 밀도를 낮추고 카르보닐 아이언의 표면 성질을 우수하게 만드는 결과를 촉진하게 된다. Coating these carbonyl irons with polyvinyl butyral promotes the result of lowering the density of the particles while maintaining the properties as magnetic particles and making the surface properties of the carbonyl irons excellent.

본 발명은 자성 입자로써 폴리비닐부티랄의 낮은 밀도와 표면성질을 카르보닐 아이언의 자성특성에 첨가하여, 고유의 자성성질은 유지하고 밀도를 낮추어 분산안정성을 촉진 시키는 것이다. The present invention is to add low density and surface properties of polyvinyl butyral as magnetic particles to the magnetic properties of carbonyl irons to maintain inherent magnetic properties and to lower the density to promote dispersion stability.

자성 입자인 카르보닐 아이언에 폴리비닐부티랄을 코팅하여 복합체를 만들어 자기유변유체를 제조한다. 폴리비닐부티랄을 코팅하는 방법은 상 분리 기법을 이용한다. A magnetic fluid is prepared by coating a polyvinyl butyral with a magnetic particle carbonyl iron to form a composite. The method of coating polyvinyl butyral uses a phase separation technique.

상기 상 분리 기법은 용해도가 서로 다른 두 가지 용매를 이용하여 고분자를 녹일 수 있는 제1용매에 코팅하는 고분자를 녹이고 코팅할 입자를 분산시켜 분산용액을 만든다. 고분자가 녹지 않는 제2용매에 위 분산용액을 넣고 교반하여 제1용매가 휘발할 때 까지 기다려 고분자를 코팅한다. 위 과정에서 상기 제2용액에는 입자와 고분자사이의 젖음도(wettability)를 높여주는 제1계면활성제와 물에서 코팅된 입자를 안정시켜주는 제2계면활성제 및 분산제를 넣어주어 만든다. The phase separation technique dissolves a polymer coated on a first solvent capable of dissolving a polymer using two solvents having different solubilities, and disperses particles to be coated to prepare a dispersion solution. The polymer solution is added to the second solvent which does not dissolve the polymer, and the polymer solution is coated by stirring until the first solvent is volatilized. In the above process, the second solution contains a first surfactant for increasing the wettability between the particles and the polymer, and a second surfactant and dispersant for stabilizing the particles coated in the water.

카보닐 아이언과 폴리비닐부티랄과의 비율에 따라 코팅 효율보다는 코팅되는 두께, 즉 밀도가 다르게 나타난다. 코팅된 최종 입자의 밀도를 6.5~7.5g/cm3로 한정하면 항복 응력 값은 비슷하지만 분산성은 증가하게 되므로 바람직하다. 따라서 밀도 6.5~7.5g/cm3로의 코팅을 위해 카보닐 아이언과 폴리비닐부티탈과의 중량비를 2~4(카르보닐 아이언):1(폴리비닐부티랄)로 조절한다. Depending on the ratio of the carbonyl iron to the polyvinyl butyral, the coated thickness, or density, is different from the coating efficiency. When the density of the coated final particles is limited to 6.5 to 7.5 g / cm 3 , the yield stress values are similar but the dispersibility is increased. Therefore, the weight ratio of carbonyl iron to polyvinyl butyral is adjusted to 2 to 4 (carbonyl iron): 1 (polyvinyl butyral) for coating at a density of 6.5 to 7.5 g / cm 3 .

상기 상 분리 기법에서 제1용매의 점도, 용해도상수, 휘발성이 입자 코팅에 영향을 주게 되는데, 아세톤, 클로로포름, THF, 에틸아세테이트 등의 유기용제가 사용될 수 있고, 그 중 아세톤이 가장 적절한 용매이다. 아세톤은 점도가 낮고(0.306 cP, 25℃) 물과의 친화성이 좋으며, 가볍고 휘발성이 좋아 얇은 두께(최종 입자 밀도 6.5~7.5)로 고분자를 코팅하기에 적절하다. In the phase separation technique, the viscosity, solubility constant, and volatility of the first solvent affect the particle coating. Organic solvents such as acetone, chloroform, THF, and ethyl acetate may be used. Among them, acetone is the most suitable solvent. Acetone is low in viscosity (0.306 cP, 25 ° C) and has good affinity with water. It is light and volatile and is suitable for coating polymer with thin thickness (final particle density 6.5 ~ 7.5).

상술한 바와 같이 코팅된 최종 입자의 밀도를 6.5~7.5g/cm3로 한정하였을 경우에는 순수한 카르보닐 아이언(밀도 7.8~8.1g/cm3)에 비해 항복 응력 값은 비슷하지만 (도3b), 이것의 기계 장치 응용 시 가장 중요한 고려 요소의 하나인 분산성은 증가하게 되며, 이는 첨부된 도 4a, 4b에 의하여 확인할 수 있다. When the density of the coated final particles is limited to 6.5 to 7.5 g / cm 3 as described above, the yield stress value is similar to that of pure carbonyl irons (density 7.8 to 8.1 g / cm 3 ) (FIG. 3 b) One of the most important consideration in the application of the mechanical device is the dispersibility, which can be confirmed by the attached FIGS. 4A and 4B.

제2용매는 사용되는 고분자가 녹지 않는 용매가 적절하며, 그 중 물이 가장 적절하다. As the second solvent, a solvent in which the polymer used does not dissolve is suitable, and water is most suitable.

제1 계면활성제는 카르보닐 아이언과 친화성이 있으며 고분자를 포집할 수 있고, 물과도 친화할 수 있는 양쪽성 물질이 적절하며 그 예로 PEGn-PPGm-PEGn , 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르(polyoxyethylene octyl phenyl ether, C14H22O(C2H4O)n, 상품명‘Triton X-100’), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, 상표명‘Tween 20~80’) 등의 Nonionic surfactant 계열이 적절하고, 그 중 아세톤과 물을 사용하는 경우 PEGn-PPGm-PEGn 삼블럭공중합체와 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르가 가장 적절하다. 그 중 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르의 경우 그 분자의 크기와 아세톤과의 친화성이 뛰어나다. The first surfactant is an amphoteric substance which is compatible with carbonyl iron and capable of collecting the polymer and is also compatible with water. Examples thereof include PEGn-PPGm-PEGn, polyoxyethylene octyl phenyl ether such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate (trade name " Tween 20-80 "), such as phenyl ether, C 14 H 22 O (C 2 H 4 O) n, trade name Triton X- surfactant series are suitable, and PEGn-PPGm-PEGn triblock copolymer and polyoxyethylene octylphenyl ether are most suitable when acetone and water are used. Among them, polyoxyethylene octylphenyl ether is excellent in affinity with acetone for its molecular size.

제2계면활성제는 일반적인 저분자량의 계면활성제가 쓰일 수 있으며, 분산제는 수용성 고분자인 PVA(Polyvinyl alcohol)가 적절하다. As the second surfactant, general low molecular weight surfactant may be used, and as the dispersing agent, PVA (polyvinyl alcohol), which is a water-soluble polymer, is suitable.

상기 카보닐 아이언이 폴리비닐부티랄로 코팅된 자성 복합체 입자를 비자성 용매에 분산시킴으로써 자기유변유체를 제조할 수 있는데, 이 경우, 최종 자기유변유체 전체의 70 ~ 85 중량%의 자성 복합체 입자가 비자성 용매에 분산된 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 자성 복합체 입자의 양이 70 중량% 보다 적으면 흐름 특성이 너무 강해 알맞은 자기유변유체로 쓰이기 어렵고, 반대로 85 중량% 보다 많으면 입자가 너무 많아 초기 점도가 높고 분산성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다. The magnetorheological fluid may be prepared by dispersing the magnetic composite particles coated with polyvinylbutyral in the non-magnetic solvent, wherein 70 to 85% by weight of the magnetic composite particles of the entire magnetorheological fluid And it is preferably dispersed in a non-magnetic solvent. If the amount of the magnetic composite particles is less than 70% by weight, the flow property is too strong to be used as a suitable magnetorheological fluid. On the other hand, if the magnetic composite particles are more than 85% by weight, too much particles may cause problems such as high initial viscosity and poor dispersibility have.

본 발명에 있어 상기 자성입자에 대한 분산매질은 다양하게 사용될 수 있으나 자성입자들에 대해 안정적이어야 한다. 따라서 산화특성이 적은 오일이 사용되 어야 한다. 효과적인 분산매질은 일반적으로 우수한 분산성을 보이고 초기의 낮은 점도와 높은 밀도를 가지며, 높은 끓는점으로 휘발성과 증발성이 낮아야 하고, 화학적으로 안정하며, 통상의 작동 온도 범위 내에서 적절한 안정성을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에는 YUBASE Oil, Polyalphaolefin(PAO)와 같은 광유계 탄화수소 기유 및 합성 기유를 주로 사용하였으나 이외에도 트랜스포머 오일(transformer oil), 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil)로 구성된 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합 형태로 사용될 수 있다. 그 중에서 광유계 탄화수소 기유 및 합성 기유는 윤활제로 산화안정성, 화학적 안정성 및 저온 성능이 우수하여 넓은 온도 범위에서 사용이 가능 하며, 기계 장치의 고무 및 부품들과의 상응성이 뛰어나 적절하게 사용될 수 있다. 또한 점도 및 밀도조절이 용이하여 다양한 응용분야에 맞추어 사용할 수 있다. In the present invention, the dispersion medium for the magnetic particles may be variously used, but must be stable to magnetic particles. Therefore, oils with low oxidation characteristics should be used. Effective dispersion media generally exhibit good dispersibility and should have low initial viscosity and high density, low boiling point with low volatility and evaporability, chemically stable and suitable stability within normal operating temperature ranges Do. Therefore, the present invention mainly uses mineral oil base oils and synthetic base oils such as YUBASE Oil and Polyalphaolefin (PAO), but also transformer oil, halocarbon oil, paraffin oil, mineral oil mineral oil, olive oil, corn oil, and soybean oil, or a mixture thereof. Among them, mineral base hydrocarbon base oils and synthetic base oils are excellent in oxidation stability, chemical stability and low temperature performance with lubricant and can be used in a wide temperature range and can be suitably used because they are highly compatible with rubber parts and components of machinery . Also, it is easy to control viscosity and density and can be used for various application fields.

또한 입자의 더 좋은 분산을 위해 분산제가 쓰이며, 본 발명에서는 중량평균분자량이 2,000 ~ 3,000인 폴리 알케닐 호박산 아미드를 사용하였다. 이는 카르보닐 이이언 입자와의 친화력이 좋으며 분자량이 적절하여 입자의 분산향상에 적합하게 활용될 수 있다. 상기 분산제는 전체 유체의 중량을 기준으로 0.05 ~ 3 중량%가포함될 수 있다. In addition, a dispersant is used for better dispersion of particles, and polyalkenyl succinic amide having a weight average molecular weight of 2,000 to 3,000 is used in the present invention. It has good affinity with carbonyl iodine particles and has a suitable molecular weight and can be suitably used for improving dispersion of particles. The dispersant may include 0.05 to 3% by weight based on the total weight of the fluid.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보지만 하기 실시예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<실시 예 1> &Lt; Example 1 >

자성입자인 카르보닐 철에 폴리비닐부티랄 코팅 The magnetic particles, carbonyl iron, were coated with polyvinyl butyral coating

폴리비닐부티랄 고분자(MW=220,000) 15g를 아세톤 80ml에 녹인 다음, 카르보닐 아이언 50g을 증류수 400ml, 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol) 안정제 2 25g, 유화제 10g, 및 삼블럭 공중합체인 PEG15PPG53PEG15 30ml(이에 대신하여 polyoxyethylene sorbitan monolaurate(Tween 20~80™, 도 1c) 또는 polyoxyethylene octyl phenyl ether(Triton X-100™, 도 1d) 1 중량%를 사용할 수 있다)를 용액에 첨가한 후 빠르게 카르보닐 아이언을 교반시킨다. 이렇게 분산된 것을 미케니컬 오버헤드 스터러(Mechanical Overhead Stirrer)를 이용하여 교반을 시킨다. 24시간 동안 교반 후에 아세톤이 대부분 증발 되면, 폴리비닐부티랄은 카르보닐 아이언에 흡착되어 남게 된다. 이렇게 폴리비닐부티랄로 코팅된 카르보닐 아이언 입자는 증류수를 이용하여 세척한다. 15 g of polyvinyl butyral polymer (MW = 220,000) was dissolved in 80 ml of acetone, and then 50 g of carbonyl iron was mixed with 400 ml of distilled water, 25 g of polyvinyl alcohol stabilizer, 10 g of emulsifier and PEG 15 PPG 53 PEG 15 30 ml (instead of 1% by weight of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (Tween 20 ~ 80 ™, Figure 1c) or polyoxyethylene octyl phenyl ether (Triton X-100 ™ (Figure 1d) can be used) Stir barley irons. The thus dispersed material is stirred using a mechanical overhead stirrer. If most of the acetone evaporates after stirring for 24 hours, the polyvinyl butyral remains adsorbed on the carbonyl irons. The carbonyl iron particles coated with polyvinyl butyral are washed with distilled water.

<실시 예 2> &Lt; Example 2 >

폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언의 복합체를 이용한 자기 유변 유체 제조Manufacture of Magneto-Rheological Fluid using Polyvinyl Butyral / Carbonyl Iron Complex

상기 방법으로 제조된 자성 입자는 구형이면서, 기존의 입자와 사이즈가 비슷하여 4-10마이크론 정도가 된다. 이러한 만든 복합체 입자의 밀도는 6.5~7.5g/cm3범위로 순수한 카르보닐 아이언(밀도 7.8~8.1g/cm3)에 대비 밀도 저하가 나타난다. 코팅된 복합체 입자 70~85 중량%를 광유계 탄화수소 기유(YUBASE Oil) 및 합성 기유(PAO)에 분산시켜 자기유변유체를 제조하였다. 이렇게 제조된 자기유변유체는 항복응력은 순수한 카르보닐 아이언 대비 비슷하게 나타나며 (도3b), 이것의 기계 장치 응용 시 가장 중요한 고려 요소의 하나인 분산성은 순수한 카르보닐 아이언 대비 큰 향상성을 나타낸다. (도 4a, 4b) The magnetic particles produced by the above method are spherical and have a size of about 4-10 microns, similar to those of conventional particles. The density of these composite particles are made when a 6.5 ~ 7.5g / cm 3 as a range of pure carbonyl iron (density: 7.8 ~ 8.1g / cm 3) compared to the density decrease. 70 to 85% by weight of the coated composite particles were dispersed in a mineral oil base oil (YUBASE Oil) and a synthetic base oil (PAO) to prepare a magnetorheological fluid. The yield stress of the magnetorheological fluid produced is similar to that of pure carbonyl irons (Fig. 3b). The dispersibility, which is one of the most important consideration in the application of the mechanical device, shows a great improvement over the pure carbonyl irons. (Figures 4a and 4b)

상기에서 제조된 자성복합체 입자를 관찰하고 이를 이용한 자기유변유체의 MR 효과를 측정하기 위하여 하기와 같이 실험하였다.The magnetic composite particles prepared above were observed and the MR effect of the magnetorheological fluid was measured as follows.

<실험 예 1> <Experimental Example 1>

폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체 형태 관찰Observation of polyvinyl butyral / carbonyl iron complex type

본 발명의 폴리비닐부티랄로 코팅된 카르보닐 아이언의 표면 관찰하기 위하여, SEM (S-4300, Hitachi, Japan)을 이용하여 확대하여 관찰하였다. In order to observe the surface of the polyvinyl butyral-coated carbonyl iron of the present invention, it was observed by using an SEM (S-4300, Hitachi, Japan).

도 1a는 순수한 카르보닐 아이언의 입자에 관한 SEM 사진을 나타낸 것이다. 또한 도 1b 는 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언의 복합체 입자의 표면을 관찰 및 확대한 결과이다. 상기의 결과로부터, 순수한 카르보닐 아이언과 코팅된 것의 표면 모양이 변화된 것을 확인 할 수 있고, 따라서 폴리비닐부티랄이 카르보닐 아이언에 잘 붙어져 코팅되었음을 알 수 있다. Figure 1A shows SEM photographs of particles of pure carbonyl irons. 1B is a result of observation and magnification of the surface of the composite particles of polyvinyl butyral / carbonyl iron. From the above results, it can be seen that the shape of the surface of the pure carbonyl iron and the coated one was changed, and thus it can be seen that the polyvinyl butyral adhered well to the carbonyl iron.

<실험 예 2> <Experimental Example 2>

폴리비닐부티랄/카르보닐 철 복합체 입자의 화학적 구조 관찰Observation of chemical structure of polyvinylbutyral / carbonyl iron composite particles

상기 실시 예 1로부터 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언의 복합체 입자를 확인하기 위하여 FT-IR 을 통하여 관찰하였다. 도 2는 실시 예 1로부터 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언의 복합재의 FT-IR 결과를 보여주는 것이다. 각각 CI와 PVB, CI-PVB는 카르보닐 아이언, 폴리비닐부티랄, 복합체 입자를 나타낸다. 복합체 입자의 분자운동 특성 피크를 보면 카르보닐 아이언과 폴리비닐부티랄이 혼재 되어 있음을 보여준다. The composite particles of polyvinyl butyral / carbonyl iron prepared in Example 1 were observed through FT-IR. Fig. 2 shows the FT-IR results of the polyvinyl butyral / carbonyl iron composite prepared from Example 1. Fig. CI, PVB and CI-PVB, respectively, represent carbonyl iron, polyvinyl butyral, and composite particles. Molecular motion characteristic peaks of the composite particles show that carbonyl iron and polyvinyl butyral are mixed.

<실험 예 3> <Experimental Example 3>

폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체 입자를 기본으로 한 자기유변유체Magnetorheological fluid based on polyvinylbutyral / carbonyl iron complex particles

도 3a는 실시 예 1로부터 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언의 복합체를 이용한 자기유변유체를 입자 무게비 70~85 wt%로 하여 전단 점도를 관찰하기 위하여, 자기장을 여러 가지 값으로 변화시켜 측정하였다. 상기 결과는 주어진 자기장의 세기가 강할수록 전단점도가 증가하였다. 또한 전단률이 증가할수록 일정하게 전단점도가 감소함을 볼 수 있었다. FIG. 3A is a graph showing the shear viscosity of a magnetorheic fluid using a polyvinyl butyral / carbonyl iron complex prepared in Example 1 at a particle weight ratio of 70 to 85 wt% Respectively. The results show that the shear viscosity increases with increasing intensity of given magnetic field. In addition, shear viscosity decreased with increasing shear rate.

도 3b는 상기 제조된 자기유변유체의 자기장에 따른 전단응력의 변화를 관찰한 것이다. 측정결과 전단응력이 자기장에 따라서 높아지며, 전단률이 증가하여도 전단응력에는 영향을 미치지 않은 것을 알 수 있었다. FIG. 3B shows a change in shear stress according to the magnetic field of the magnetorheological fluid. As a result of the measurement, it was found that the shear stress was increased with the magnetic field and the shear stress was not affected by the increase of the shear rate.

<실험 예 4> <Experimental Example 4>

폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체 입자를 기본으로 한 자기유변유체의 분산 안정성 관찰Observation of dispersion stability of magnetorheological fluid based on polyvinylbutyral / carbonyl iron complex particles

도 4a 는 폴리비닐부티랄로 코팅된 카르보닐 철을 이용하여 제조된 자기 유변 유체의 분산 안정성을 관찰하기 위하여 준비된 시약병에 담은 사진이다. 도 4b 는 상기 시약병에 준비된 후 약 2일 즉 48시간이 지난 다음에 관찰한 자기 유변 유체의 사진이다. 도면과 같이 순수한 카르보닐 아이언으로만 만든 유체는 48시간이 지난 후 대부분이 감소하였지만, 폴리비닐부티랄로 코팅한 입자는 미소하게 침전되어, 위부분만 투명하게 보이는 것을 볼 수 있다. 이로써, 폴리비닐부티랄로 코팅한 뒤에 입자의 분산안정성이 높아졌음을 알 수 있다. 4A is a photograph of a reagent bottle prepared to observe the dispersion stability of a magnetorheological fluid prepared using carbonyl iron coated with polyvinyl butyral. FIG. 4B is a photograph of the magnetorheological fluid observed after about 2 days, that is, 48 hours, after being prepared for the reagent bottle. As shown in the figure, the fluid made from only pure carbonyl iron decreased most after 48 hours, but the particles coated with polyvinyl butyral were found to be slightly precipitated and only the upper part appeared to be transparent. Thus, it can be seen that the dispersion stability of the particles is improved after coating with polyvinyl butyral.

본 발명에서는, 기존의 자성입자인 카르보닐 아이언에 폴리비닐부티랄을 이용한 코팅을 실시하여 이를 바탕으로 한 자기유변유체를 제조하였고, 이에 따라 제조된 자기유변유체는 상기 카르보닐 아이언의 높은 자기 쌍극자 성질로 인하여 빠르고 효과적인 MR 효과를 보이며, 한편으로 낮은 밀도를 가지고 높은 표면 안정성과 충격 안정성 등을 가진 폴리비닐부티랄로 높은 분산 안정성과 입자 안정성을 나타낼 수 있게 됨을 확인할 수 있다. In the present invention, a magnetorheological fluid based on the carbonyl iron, which is a conventional magnetic particle, is coated with polyvinyl butyral, and the magnetorheological fluid thus prepared is used as a high magnetic dipole of the carbonyl iron It is possible to show high dispersion stability and particle stability with polyvinyl butyral having high surface stability and impact stability with low density and high speed and effective MR effect.

도 1a는 본 발명의 실시 예 1의 원재료인 카르보닐 아이언의 SEM 사진으로써 30000배로 확대된 것이다. FIG. 1A is an SEM photograph of carbonyl iron which is a raw material of Example 1 of the present invention, and is magnified 30000 times. FIG.

도 1b는 본 발명의 실시 예 1의 복합재의 SEM 사진으로써 30000배로 확대된 것이다.1B is an SEM photograph of the composite material of Example 1 of the present invention, which is magnified 30000 times.

도 1c는 본 발명의 실시예 1의 삼블럭 공중합체 대신 Polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate (Tween 20) 사용한 복합재의 SEM 사진으로써 30000배로 확대된 것이다.1C is an SEM photograph of a composite material using Polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate (Tween 20) instead of the triblock copolymer of Example 1 of the present invention.

도 1d는 실시예 1의 삼블럭 공중합체 대신 Polyethylene glycol octylphenyl ether (Triton X-100) 사용한 복합재의 SEM 사진으로써 30000배로 확대된 것이다.FIG. 1D is an SEM photograph of a composite material using polyethylene glycol octylphenyl ether (Triton X-100) instead of the triblock copolymer of Example 1, which is magnified 30000 times.

도 2는 본 발명의 실시 예 1에서 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합입자의 화학적 구조를 FT-IR 을 통하여 나타낸 것이다. 2 shows the chemical structure of the polyvinyl butyral / carbonyl iron composite particle prepared in Example 1 of the present invention through FT-IR.

도 3a는 본 발명의 실시 예 2에서 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체를 바탕으로 한 자기 유변 유체의 자기장에 따른 전단점도의 관계를 나타낸 것이다. FIG. 3A shows the relationship between the shear viscosity of the magnetorheological fluid based on the magnetic field of the polyvinyl butyral / carbonyl iron complex prepared in Example 2 of the present invention. FIG.

도 3b는 본 발명의 실시 예 2에서 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체를 바탕으로 한 자기 유변 유체와 순수한 카르보닐 아이언의 자기장에 따른 전단 응력의 관계를 나타낸 것이다.FIG. 3B shows the relationship between the shear stress due to the magnetic field of the magnetorheological fluid and the pure carbonyl iron based on the polyvinyl butyral / carbonyl iron complex prepared in Example 2 of the present invention.

도 4a는 본 발명의 실시 예 2에서 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체를 바탕으로 한 자기 유변 유체의 분산 안정성을 보기 위해 시약병에 담은 직후의 사진이다. 4A is a photograph immediately after immersing in a reagent bottle to observe the dispersion stability of the magnetorheological fluid based on the polyvinyl butyral / carbonyl iron complex prepared in Example 2 of the present invention.

도 4b는 본 발명의 실시 예 2에서 제조된 폴리비닐부티랄/카르보닐 아이언 복합체를 바탕으로 한 자기 유변 유체의 분산 안정성을 보기 위해 시약병에 담은 후 2일(48시간)이 경과한 후의 사진이다. 4B is a photograph of the dispersion stability of the magnetorheological fluid based on the polyvinyl butyral / carbonyl iron complex prepared in Example 2 of the present invention after 2 days (48 hours) after storage in a reagent bottle .

Claims (10)

(a) 제1 용매에 폴리비닐부티랄을 용해시키고, 카르보닐아이언을 상기 제1 용매에 분산시켜 분산용액을 제조하는 단계; 및(a) dissolving polyvinyl butyral in a first solvent, and dispersing a carbonyl iron in the first solvent to prepare a dispersion solution; And (b) 상기 폴리비닐부티랄이 용해되지 않는 제2 용매에 상기 분산용액을 가한 후 교반 하에서 상기 제1 용매를 휘발시키는 단계를 포함하여 자기유변유체용 자성 복합체 입자의 제조하고,(b) adding the dispersion solution to a second solvent in which the polyvinyl butyral is not dissolved, and then volatilizing the first solvent under stirring, to prepare magnetic composite particles for a magnetic reluctive fluid, 여기서, 상기 카르보닐아이언 대 상기 폴리비닐부티랄의 중량비는 2~4 : 1이며, 상기 자성 복합체 입자는 그 크기가 4~10μm이고, 복합체의 밀도가 6.5~7.5g/cm3 인 것을 특징으로 하는 자기유변유체용 자성 복합체 입자의 제조방법. Here, the weight ratio of the carbonyl iron to the polyvinyl butyral is 2 to 4: 1, the magnetic composite particles have a size of 4 to 10 μm, and the composite has a density of 6.5 to 7.5 g / cm 3 Wherein the magnetic composite particles are dispersed in water. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계 중에 비이온 계면활성제 및 저분자량의 계면활성제를 더욱 첨가하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체용 자성 복합체 입자의 제조방법. The method for producing magnetic composite particles for a magnetic reluctive fluid according to claim 1, wherein a nonionic surfactant and a low molecular weight surfactant are further added in the step (b). 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 용매는 아세톤, 클로로포름, THF, 및 에틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자기유변유체용 자성 복합체 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the first solvent is selected from the group consisting of acetone, chloroform, THF, and ethyl acetate. 제1항에 있어서, 상기 제2 용매는 물인 것을 특징으로 하는 자기유변유체용 자성 복합체 입자의 제조방법. The method of producing magnetic composite particles for a magnetic reluctive fluid according to claim 1, wherein the second solvent is water. 제2항에 있어서, 상기 비이온 계면활성제는 PEGn-PPGm-PEGn, 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르, 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자기유변유체용 자성 복합체 입자의 제조방법. The magnetic composite according to claim 2, wherein the nonionic surfactant is selected from the group consisting of PEGn-PPGm-PEGn, polyoxyethylene octyl phenyl ether, and polyoxyethylene sorbitan monolaurate. / RTI &gt; 삭제delete 제1항의 제조방법에 의해 제조된 자성복합체 입자를 70~85 중량% 포함하며, 상기 자성복합체 입자가 비자성의 분산매질에 분산된 것을 특징으로 하는 자기유변유체.A magnetorheic fluid comprising 70 to 85% by weight of magnetic composite particles prepared by the method of claim 1, wherein said magnetic composite particles are dispersed in a non-magnetic dispersion medium. 제8항에 있어서, 상기 분산매질은 YUBASE Oil, Polyalphaolefin(PAO), 실리콘 오일, 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil)로 구성된 군에서 선택된 단독 또는 혼합유분인 것을 특징으로 하는 자기유변유체. 9. The method of claim 8, wherein the dispersing medium is selected from the group consisting of YUBASE Oil, Polyalphaolefin (PAO), silicone oil, transformer oil, transformer sealing solution, halocarbon oil, paraffin oil, wherein the oil is a single or mixed oil selected from the group consisting of mineral oil, olive oil, corn oil, and soybean oil. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 자기유변유체는 중량평균분자량이 2,000 ~ 3,000인 폴리 알케닐 호박산 아미드 분산제를 더 포함한 것을 특징으로 하는 자기유변유체.The magnetorheic fluid according to claim 8 or 9, wherein the magnetorheological fluid further comprises a polyalkenyl succinic acid amide dispersant having a weight average molecular weight of 2,000 to 3,000.
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