一种稳定的硅油基磁流变液及其制备方法技术

一种稳定的硅油基磁流变液及其制备方法，该磁流变液由螯合型表面活性剂／羰基铁核壳型磁性复合粒子和硅油加添加剂配制的硅油基复配载液组成；添加剂包括触变剂，抗氧化剂，抗磨剂和表面活性剂。其制法是；将表面活性剂加入硅油中搅拌混合；再依次加入抗氧化剂、触变剂、抗磨剂搅拌混合制得硅油基复配载液；再将磁性复合粒子加入该载液中搅匀后球磨，分出钢球后，磁流变液装入塑料瓶中密封；置于强度为１００～４００ｍＴ的磁场中，每１０天将磁流变液从磁场中取出，搅拌后，再置于磁场中，２０～６０天后将磁流变液从磁场中取出，搅拌均匀即得到稳定的硅油基磁流变液。该磁流变液可应用于土木工程、汽车的磁流变阻尼器、减振器、变速器等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁流变液及其制备方法，具体为。
技术介绍
磁流变液是由可磁化粒子分散在非磁性液体中(通常称基液)而形成的悬浮液。它有一个重要特性在磁场存在的情况下，磁流变液的表观粘度正比于磁场强度，其变化程度可达到成千上万倍，而且这种变化是快速的、可逆的，这个特性称为磁流变效应。利用这种特性可以设计制造许多新的装置和新型仪器，如磁流变阻尼器、汽车用磁流变减振器、磁流变变速器及磁流变制动器、磁流变密封装置、磁流变抛光仪等，其应用前景巨大。磁流变液的应用价值虽然被揭示和证实，但由于它的沉降稳定性太差而严重影响了它的应用。这是因为作为磁流变液分散相的可磁化粒子的密度远远大于作为连续相的液体之密度，而且分散相的可磁化粒子与连续相的基液是不相容的。所以，磁流变液的沉降稳定性差就成为制约其在工程中应用的关键因素。为了解决或改善磁流变液的沉降稳定性问题，人们采用了许多方法，如用纳米级可磁化粒子作为分散相，但结果是磁流变效应太小而降低了工程应用价值，而且仍然会在长期静置后沉淀和团聚；专利CN1613919A公开了一种亲硅油性聚合物包裹的磁性粒子及其硅油基磁流变液的制备方法，该法制备的磁流变液改善了抗氧化性，但仍有严重的沉降问题；又如USP6824701中提出的用硅烷偶联剂与羟基铁粉粒子表面的羟基作用，使之形成硅烷化的铁粉粒子，这种方法虽然可改善磁流变液的沉降稳定性，但制备工艺较复杂，生产成本较高。本专利申请的专利技术人在研究中发现，使用高分子聚合物/羰基铁复合的核壳型磁性粒子复配的磁流变液可惊人地改善磁流变液的沉降稳定性和磁流变效应，而且制备工艺简单，成本低。专利技术内容本专利技术的目的在于提供，克服磁性金属粒子在硅油中悬浮稳定性差、易氧化变质并结块的缺点，所提供的磁流变液具有良好的抗氧化性能，抗摩擦性能，并具有良好的触变性。本专利技术的一种硅油基磁流变液，由下述组分按质量份数组成磁性粒子65～90份，硅油加添加剂配制的硅油基复配载液10～35份；其中所述的磁性粒子为螯合型表面活性剂/羰基铁核壳型磁性复合粒子，其粒径为1～100微米；所述的添加剂包括下述按磁流变液总质量百分比计的组分触变剂0.05％～2％，成分为纳米硅酸镁锂、多聚糖、纤维素衍生物或膨润土；抗氧化剂0.1％～1％，成分为亚硝酸钠、苯甲酸钠或乙醇胺磷酸盐；抗磨添加剂1％～3％，成分为石墨、纳米氧化铝粉或纳米氧化铈粉；表面活性剂0.1％～3％，成分为N-月桂酰基乙二胺三乙酸、十二烷基苯磺酸钠、油酸或聚醚基苯磺酸钠。所述的螯合型表面活性剂/羰基铁核壳型磁性复合粒子，为N-十六烷基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子，N-月桂酰基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子，N-二十二烷基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子。所述的磁流变液硅油基复配载液的制备方法，其制备步骤为步骤1、将表面活性剂按磁流变液总质量0.1％～3％的量加入到硅油中，在室温下搅拌混合3～5小时，得到悬浮液；步骤2、将抗氧化剂按磁流变液总质量0.1％～1％的量加入到步骤1得到的悬浮液中，在室温下搅拌混合2～4小时，得到悬浮液；步骤3、将触变剂按磁流变液总质量0.05％～2％的量加入到步骤2得到的悬浮液中，在室温下搅拌混合2～4小时，得到悬浮液；步骤4、将抗磨剂按磁流变液总质量1％～3％的量加入步骤3得到的悬浮液中，在室温下搅拌混合2～4小时，即制得到磁流变液硅油基复配载液。所述的磁流变液的制备方法步骤为步骤1、将螯合型表面活性剂/羰基铁核壳型磁性复合粒子加入到制备的磁流变液硅油基复配载液中，搅拌均匀；步骤2、将步骤1搅拌均匀的混合物料加入到球磨罐中，按混合物料与钢球1∶10质量比加入钢球，用氮气置换罐中空气，以200～300转/分钟的速度，球磨3～10小时，分离出钢球，得到磁流变液，装入封盖的塑料瓶子中密封保保存。本专利技术的硅油基磁流变液的后处理方法将上述制得的硅油磁流变液盛于塑料瓶中密封，置于可调节磁场大小的磁场中，磁场强度调节至100～400mT，每10天将磁流变液从磁场中取出，搅拌5～20分钟后，再盛于塑料瓶中密封，置于可调节磁场大小的磁场中，磁场强度调节至100～400mT，重复上述操作，20～60天后将磁流变液从磁场中取出，得到稳定的硅油基磁流变液，装入干燥的塑料瓶中密封即可长期保存。本专利技术的硅油基磁流变液采用螯合型表面活性剂/羰基铁核壳型磁性复合粒子作为磁性粒子，粒子的抗氧化性好，特别是复合粒子的壳层有亲硅油的有机分子刷，分散在硅油中能形成梳状结构，有效地防止粒子的沉降和团聚。同时采用硅油基复配载液，载液的粘度提高了，有利于提高磁流变液的沉降稳定性，特别是载液中的触变剂能形成网络结构，可以阻碍分散相的粒子沉降。本专利技术的硅油基磁流变液具有显著的磁流变效应、优异悬浮稳定性、再分散性和化学稳定性，以及低零场粘度等特点，可广泛应用于磁流变抛光技术和制作磁流变器件等领域。本专利技术提供的制备硅油基磁流变液的方法，工艺比较简单，成本较低。附图说明图1为本专利技术的磁流变液零场粘度与剪切速率的关系曲线。图2为本专利技术的磁流变液磁致剪切应力与磁场强度的关系曲线。图3为本专利技术的磁流变液静置载液析出量占总量的体积分数随时间的变化曲线。图3中的曲线是将10毫升磁流变液加入有刻度的试管中，长时间静置，观察载液析出量随时间的变化关系曲线。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例中所用的螯合型表面活性剂/羰基铁核壳型磁性复合粒子(N-十六烷基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子、N-月桂酰基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子、N-二十二烷基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子)、N-月桂酰基乙二胺三乙酸为江苏天一超细金属粉末有限公司生产，其它原料均为市售商品。本专利技术采用美国TA公司的ARES 2000高级扩展流变仪测量磁流变液的流变特性。实施例中括号中补充说明的％量均为质量百分数。实施例1制备100g硅油基磁流变液，制备步骤为步骤1、将2g(2％)表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入到20g(20％)硅油中，在室温下搅拌混合3小时，得混合物；步骤2、将0.5g(0.5％)抗氧化剂亚硝酸钠加入到步骤1得到的混合物中，在室温下搅拌混合3小时，得混合物；步骤3、将0.5g(0.5％)触变剂纳米硅酸镁锂加入到步骤2得到的混合物中，在室温下搅拌混合3小时，得混合物；步骤4、将2g(2％)抗磨剂石墨加入到步骤3得到的混合物中，在室温下搅拌混合4小时，即制得硅油基复配液载液；步骤5、将75g(75％)N-十六烷基乙二胺三乙酸/羰基铁核壳型磁性复合粒子(粒径为1～100微米)加入到步骤4得到的硅油基复配载液中，搅拌均匀；步骤6、将步骤5搅拌均匀的混合物料加入到球磨罐中，按混合物料与钢球1∶10质量比加入钢球，用氮气置换罐中空气，以200转/分钟的速度，球磨10小时，分离出钢球，将磁流变液装入封盖的塑料瓶子中并盖紧密封；步骤7、将步骤6得到的盛有磁流变液的塑料瓶置于可调节磁场大小的磁场中，磁场强度调节至400mT；步骤8、每10天将磁流变液从磁场中取出，用玻璃棒搅拌5分钟后，再按步骤7操作；步骤9、20天后将磁流变液从磁场中取出，磁流变液具有流动性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅油基磁流变液，其特征是由下述组分按质量份数组成：磁性粒子６５～９０份，硅油加添加剂配制的硅油基复配载液１０～３５份；其中所述的磁性粒子为螯合型表面活性剂／羰基铁核壳型磁性复合粒子，其粒径为１～１００微米；所述的 添加剂包括下述按磁流变液总质量百分比计的组分：触变剂：０．０５％～２％，成分为纳米硅酸镁锂、多聚糖、纤维素衍生物或膨润土；抗氧化剂：０．１％～１％，成分为亚硝酸钠、苯甲酸钠或乙醇胺磷酸盐；抗磨添加剂：１％～３％，成分 为石墨、纳米氧化铝粉或纳米氧化铈粉；表面活性剂：０．１％～３％，成分为Ｎ－月桂酰基乙二胺三乙酸、十二烷基苯磺酸钠、油酸或聚醚基苯磺酸钠。

【技术特征摘要】
1.一种硅油基磁流变液，其特征是由下述组分按质量份数组成磁性粒子65～90份，硅油加添加剂配制的硅油基复配载液10～35份；其中所述的磁性粒子为螯合型表面活性剂/羰基铁核壳型磁性复合粒子，其粒径为1～100微米；所述的添加剂包括下述按磁流变液总质量百分比计的组分触变剂0.05％～2％，成分为纳米硅酸镁锂、多聚糖、纤维素衍生物或膨润土；抗氧化剂0.1％～1％，成分为亚硝酸钠、苯甲酸钠或乙醇胺磷酸盐；抗磨添加剂1％～3％，成分为石墨、纳米氧化铝粉或纳米氧化铈粉；表面活性剂0.1％～3％，成分为N-月桂酰基乙二胺三乙酸、十二烷基苯磺酸钠、油酸或聚醚基苯磺酸钠。2.权利要求1所述的磁流变液硅油基复配载液的制备方法，其特征是制备步骤为步骤1、将表面活性剂按磁流变液总质量0.1％～3％的量加入到硅油中，在室温下搅拌混合3～5小时，得到悬浮液；步骤2、将抗氧化剂按磁流变液总质量0.1％～1％的量加入到步骤1得到的悬浮液中，在室温下搅拌混合2～4小时，得到悬浮液；步骤3、将触变剂按磁流变液总质量0.05％～2％的量加入到步骤2得到的悬浮液中，在室温下搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海斌，张剑，高为鑫，张清杰，王金铭，袁润章，
申请(专利权)人：武汉理工大学，江苏天匀新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]