一种磁流变液再分散性定量测试方法技术

本发明专利技术公开了一种磁流变液再分散性定量测试方法，其包括如下步骤：1)将待测磁流变液装入容器内，离心沉降；2)将离心完毕的待测磁流变液通过容器转移至液氮中进行整体冷冻，冷冻时间为10～120s；3)在距冷冻成型的待测磁流变液底部距离为h处切片，所述切片的厚度为1.5±0.1mm；4)通过公式计算步骤3)得到的切片中分散相颗粒的体积分数；5)将步骤3)得到的切片放入流变仪中进行静态结构指标和流变指标的确定。其能够解决现有磁流变液定性表征中存在的定量困难、测试缓慢、结果准确性差的问题。

A quantitative test method for magnetorheological fluid redispersibility

The invention discloses a quantitative test method for the redispersibility of magnetorheological fluids, which comprises the following steps: 1) loading the magnetorheological fluids to be measured into a container and centrifugal settlement; 2) transferring the centrifugal magnetorheological fluids to liquid nitrogen through a container for overall freezing, with freezing time ranging from 10 to 120 s; 3) locating the magnetorheological fluids to be measured at a distance from freezing forming. The thickness of the slices is 1.5 (+0.1 mm), the distance from the bottom of the rheological fluid is h, the volume fraction of dispersed phase particles in the slices obtained from step 3 is calculated by formula, and the slices obtained from step 3 are put into the rheometer to determine the static structure index and rheological index. It can solve the problems existing in the qualitative characterization of magnetorheological fluids, such as quantitative difficulties, slow testing and poor accuracy of results.

【技术实现步骤摘要】
一种磁流变液再分散性定量测试方法
本专利技术涉及智能材料
，具体涉及一种磁流变液再分散性定量测试方法。
技术介绍
磁流变液作为一种具有工程应用价值的新型智能材料，具有可逆的流变性能、响应时间短等特点，在工程控制器件、机械传动、大型工程防震抗震、精密仪器加工等领域具有广泛的应用前景。磁流变液属于固液二相流体，由于磁性颗粒与载液之间的密度差以及颗粒的高表面能等客观存在的特征，使得磁流变液成为热力学不稳定体系，随着时间变化，固体颗粒的聚集和沉降将不可避免。磁流变液的沉降可以通过磁流变器件本身的运动，使分层的磁流变液重新分散混合，恢复均匀状态。若发生沉降后的磁性颗粒结块成团，则即使强力搅拌，也不能使颗粒再次均匀的分散到载液中，从而失去应用价值。因此，磁流变液沉降后再分散的难易程度将成为制约材料应用的一个关键指标，如何科学地评价磁流变液材料的再分散能力是一个迫切需要解决的现实问题。现有的关于磁流变液再分散性能的表征和评估，主要是通过对样品板结情况的观察和QXP型刮板细度计测量，或借用颜料沉降的ASTM评级法等进行定性的表征。这些方法存在定量困难的问题，无法反映局部的再分散性能，并且不客观，有很大的人为影响因素，并且测试缓慢，结果准确性差，在实际应用中，无法客观准确地评价磁流变液的再分散性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁流变液再分散性定量测试方法，其能够解决现有磁流变液定性表征中存在的定量困难、测试缓慢、结果准确性差的问题。本专利技术所述的磁流变液再分散性定量测试方法，其包括如下步骤：1)将待测磁流变液装入容器内，离心沉降；2)将离心完毕的待测磁流变液通过容器转移至液氮中进行整体冷冻，冷冻时间为10～120s；3)在距冷冻成型的待测磁流变液底部距离为h处切片，所述切片的厚度为1.5±0.1mm；4)通过公式计算切片中分散相颗粒的体积分数，称量步骤3)得到的切片的质量M1(h)，然后使用石油醚洗涤切片至少三次以祛除载液并干燥，称量干燥后的切片的质量M2(h)，计算公式为：式中为分散相颗粒的体积分数，ρCI为分散相颗粒的密度，ρ0为载液的密度；5)将步骤3)得到的切片放入流变仪中进行静态结构指标和流变指标的确定。进一步，所述步骤5)中采用振幅振荡剪切法确定磁流变液的静态结构指标，使用平行板夹具，测试间隙1mm，测试温度为20～25℃，通过振幅扫描试验，获得切片的流动点，振荡剪切的振幅呈对数增长，剪切频率保持恒定，为1～10Hz；将切片在流动前的振幅扫描曲线积分值与分散相颗粒的体积分数的商作为静态结构指标，计算公式为：式中SSI为静态结构指标，为分散相颗粒的体积分数，γfinal为流动点处的应变，γinitial为测试起点，G’为储能模量，流动点定义为G″＝G′，G″为损耗模量。进一步，所述步骤5)中的流变指标包括应力流变指标和温度流变指标；所述应力流变指标通过旋转法测定，使用平行板夹具，测试间隙1mm，测试温度为20～25℃，流变仪的转子以以剪切速率扫描的方式稳态剪切切片；计算公式为：式中RCIss为应力流变指标，为分散相颗粒的体积分数，τi、τf分别为测试开始和结束时的应力值，分别为测试开始时和测试结束时的剪切速率值；所述温度流变指标通过旋转法测定，使用平行板夹具，测试间隙1mm，测试温度为10～50℃，流变仪的转子以呈对数增加的剪切速率剪切切片；计算公式为：式中RCItemp为温度流变指标，为分散相颗粒的体积分数，ηl、ηh分别为低温、高温时的黏度值，Tl、Th分别为低温、高温的测试温度。进一步，所述步骤1)中的离心沉降的时间为1～5min，离心力为10～40g。进一步，所述步骤2)中的容器为塑料试管。本专利技术以离心沉降—整体冷冻—切片—流变分析为核心，实现了对磁流变液再分散性的定量分析。整体冷冻过程的冷冻介质采用液氮，既满足了磁流变液的冷冻需求，同时保证了磁流变液能够快速冷却，避免了分层后的磁流变液再分散影响结果的正确性。通过流变仪确定切片的静态结构指标和流变指标，综合分析静态结构指标和流变指标，很好的反映了磁流变液局部的沉降特性以及定量地描述了磁流变液的再分散性能，全面评估颗粒物再悬浮性能以及再分散的难易程度。并且能够对沉降分层后不同液层高度的磁流变液进行再分散性测试，能够更好的指导磁流变液的工程应用。附图说明图1是本专利技术的操作流程示意图；图2是本专利技术对照组的矿物油基磁流变液的振幅扫描图；图3是本专利技术分析组一的以油酸为添加剂的矿物油基磁流变液的振幅扫描图；图4是本专利技术分析组二的以纳米二氧化硅为添加剂的矿物油基磁流变液的振幅扫描图；图5是本专利技术对照组、分析组一、分析组二的应力流变指标的流变曲线图；图6是本专利技术对照组的温度流变指标的流变曲线图；图7是本专利技术分析组一的温度流变指标的流变曲线图；图8是本专利技术分析组二的温度流变指标的流变曲线图；图9是本专利技术对照组、分析组一、分析组二的SSI值的柱状图；图10是本专利技术对照组、分析组一、分析组二的RCIss值的柱状图；图11是本专利技术对照组、分析组一、分析组二的RCItemp值的柱状图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。实施例一，一种磁流变液再分散性定量测试方法，参见图1，其包括如下步骤：1)离心，将待测磁流变液装入高10cm、直径20mm的塑料试管内，离心沉降分层，离心沉降的时间为1～5min，离心力为10～40g；2)冷冻，将离心完毕的待测磁流变液通过塑料试管转移至液氮中进行整体冷冻，冷冻时间为10～120s，根据磁流变液的材料进行适应性选择；3)切片，在距冷冻成型的待测磁流变液底部距离为h处切片，所述切片的厚度为1.5±0.1mm；4)通过公式计算切片中分散相颗粒的体积分数，称量步骤3)得到的切片的质量M1(h)，然后使用石油醚洗涤切片至少三次以祛除载液并干燥，称量干燥后的切片的质量M2(h)，计算公式为：式中为分散相颗粒的体积分数，ρCI为分散相颗粒的密度，ρ0为载液的密度；5)去皮后置于流变仪，将步骤3)得到的切片上的塑料试管去除，然后放入流变仪中进行静态结构指标和流变指标的确定。所示流变仪为现有技术中的常用仪器，本专利技术采用的是奥地利安东帕公司的MCR302模块化智能型高级流变仪。采用振幅振荡剪切法确定磁流变液的静态结构指标，使用平行板夹具，测试间隙1mm，测试温度为20～25℃，通过振幅扫描试验，获得切片的流动点，振荡剪切的振幅呈对数增长，剪切频率保持恒定，为1～10Hz；将切片在流动前的振幅扫描曲线积分值与分散相颗粒的体积分数的商作为静态结构指标，计算公式为：式中SSI为静态结构指标，为分散相颗粒的体积分数，γfinal为流动点处的应变，γinitial为测试起点，G`为储能模量，流动点定义为G″＝G′，G″为损耗模量。流变指标包括应力流变指标和温度流变指标；所述应力流变指标通过旋转法测定，使用平行板夹具，测试间隙1mm，测试温度为20～25℃，流变仪的转子以以剪切速率扫描的方式稳态剪切切片；计算公式为：式中RCIss为应力流变指标，为分散相颗粒的体积分数，τi、τf分别为测试开始和结束时的应力值，分别为测试开始时和测试结束时的剪切速率值；式中RCItemp为温度流变指标，为分散相颗粒的体积分数，ηl、ηh分别为低温、高温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变液再分散性定量测试方法，其特征在于包括如下步骤：1)将待测磁流变液装入容器内，离心沉降分层；2)将离心完毕的待测磁流变液通过容器转移至液氮中进行整体冷冻，冷冻时间为10～120s；3)在距冷冻成型的待测磁流变液底部距离为h处切片，所述切片的厚度为1.5±0.1mm；4)通过公式计算切片中分散相颗粒的体积分数，称量步骤3)得到的切片的质量M1(h)，然后使用石油醚洗涤切片至少三次以祛除载液并干燥，称量干燥后的切片的质量M2(h)，计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种磁流变液再分散性定量测试方法，其特征在于包括如下步骤：1)将待测磁流变液装入容器内，离心沉降分层；2)将离心完毕的待测磁流变液通过容器转移至液氮中进行整体冷冻，冷冻时间为10～120s；3)在距冷冻成型的待测磁流变液底部距离为h处切片，所述切片的厚度为1.5±0.1mm；4)通过公式计算切片中分散相颗粒的体积分数，称量步骤3)得到的切片的质量M1(h)，然后使用石油醚洗涤切片至少三次以祛除载液并干燥，称量干燥后的切片的质量M2(h)，计算公式为：式中为分散相颗粒的体积分数，ρCI为分散相颗粒的密度，ρ0为载液的密度；5)将步骤3)得到的切片放入流变仪中进行静态结构指标和流变指标的确定。2.根据权利要求1所述的磁流变液再分散性定量测试方法，其特征在于：所述步骤5)中采用振幅振荡剪切法确定磁流变液的静态结构指标，使用平行板夹具，测试间隙1mm，测试温度为20～25℃，通过振幅扫描试验，获得切片的流动点，振荡剪切的振幅呈对数增长，剪切频率保持恒定，为1～10Hz；将切片在流动前的振幅扫描曲线积分值与分散相颗粒的体积分数的商作为静态结构指标，计算公式为：式中SSI为静态结构指标，为分散相颗粒的体...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健健，牛方昊，晏华，胡志德，张寒松，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军勤务学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50