一种稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液及其制备方法技术

本发明专利技术属于智能材料领域，涉及一种快速响应高屈服强度软沉降的磁流变液及其制备方法。本发明专利技术提供的磁流变液包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。还提供了制备磁流变液的方法，包括将复合磁性粒子和所述合成油基复配载液搅拌，乳化，得到所述磁流变液。本发明专利技术所提供的磁流变液屈服强度大于80MPa，且响应时间短，沉降率低，适用于航空航天、航母、汽车工程，机械工程，尤其是需要提供强大抗冲击力的领域。

【技术实现步骤摘要】
一种稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液及其制备方法
本专利技术属于智能材料领域，具体涉及一种快速响应高屈服轻度软沉降的磁流变液及其制备方法和用途。
技术介绍
MRFs(Magneto-rheologicalfuilds，磁流变液，简称为MRFs)是一种将软磁性粒子按照一定的比例分散在基载液中制备而成的一种性能通过磁场可调的智能材料。MRFs材料的力学性能(主要是粘度和屈服应力等)可以通过外加磁场实现迅速、精确、连续和可逆的实时控制。因此，在航天航空、机械制造、传动装置(离合器、制动器等)、抛光装置和智能结构等领域具有广泛应用前景。沉降稳定性是磁流变液的关键因素之一，因为磁流变液的分散相可磁化粒子的密度远大于作为连续相的液体的密度，且作为分散相的无机粒子与作为基液的油不相容，沉降稳定性太差严重影响了磁流变液的应用，所以磁流变液的沉降稳定性差就成为制约其在工程应用的关键因素；磁流变液器件用于航空航天、国防时，由于磁流变液器件要瞬间承受巨大的冲击力，在短时间内将其消除或者降低到最小，目前磁流变液的屈服强度还不能同时满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种稳定的合成油基磁流变液及其制备方法，克服磁性粒子在合成油中沉降稳定性差、易沉降结块的缺点，所提供的磁流变液具有良好的减摩抗磨性能，抗氧化性能，对沉降物稍微加电流或者搅拌即可再次分散，响应速度快屈服应力很高。本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，使用粒径不同的羰基铁粉复配粒子制备的磁流变液，其中大小粒径磁性粒子可在磁场作用下形成核壳结构，大幅度增加同一电流下的屈服应力，而且沉降稳定性和响应时间得到改善，而且制备工艺简单，成本低，环境友好。为此，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种磁流变液。根据本专利技术的实施例，所述合成油基磁流变液包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧基和表面活性剂。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种磁流变液。根据本专利技术的实施例，所述合成油基磁流变液包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括纳米/微米级双峰羰基铁粉或者粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。本专利技术提供的磁流变液以合成油为基液，双峰复合磁性粒子作为分散相，在磁场作用下小粒子包覆在大粒子簇主链上形成的核壳结构，快速提供有效的高屈服强度；同时配合减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂等，提高了磁流变液的耐磨性、抗氧性、稳定性和再分散性等，使得磁流变液的各项性能均调到适宜使用的状态，得到更高屈服强度和具有沉降稳定性的磁流变液。进一步地，利用纳米/微米级羰基铁粉或者粒径不同的微米/微米级羧基铁粉，利用较小粒径的羰基铁粉充当分散剂将大粒径羰基铁粉隔开，有效提高了磁流变液的沉降稳定性和易再分散性，而且能够缩短磁流变液应用时的响应时间，使得获得的磁流变液性能更佳。根据本专利技术的实施例，以上所述合成油基磁流变液可以进一步附加如下技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉的粒径相差3～10倍。在本专利技术的一些实施例中，所述粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉包括粒径为3～9微米的羧基铁粉和粒径为1～3微米的羧基铁粉。在本专利技术的一些实施例中，所述粒径为1～3微米的羧基铁粉与所述粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-10:90-99。在本专利技术的一些实施例中，所述纳米/微米级羰基铁粉中纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-20:80-99。在本专利技术的一些实施例中，以重量份计，所述复合磁性粒子为50～90份；所述合成油基复配载液为10～50份。在本专利技术的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述减摩抗磨剂占0.02～1％。在本专利技术的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述触变剂占0.05～2％。在本专利技术的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述抗氧剂占0.05-1％。在本专利技术的一些实施例中，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述表面活性剂占0.1-3％。在本专利技术的一些实施例中，所述减摩抗磨剂选自石墨、氟化石墨、二硫化钼、有机钼化合物中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述触变剂选自硅藻土、纳米二氧化硅、纳米硅酸镁锂、膨润土、有机膨润土中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述抗氧剂选自有机钼化合物、有机磷化合物、苯甲酸钠中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述表面活性剂选自碳酸丙烯酯、硬脂酸、偶联剂、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸盐中的至少一种。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种制备以上实施例中所述合成油基磁流变液的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：将所述复合磁性粒子和所述合成油基复配载液接触，乳化，得到所述合成油基磁流变液。根据本专利技术的实施例，以上方法可以进一步附加如下技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述合成油基复配载液通过下述方法制备得到：将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，制备得到所述合成油基复配载液。通过按照顺序，依次加入减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂，能够有效提高磁流变液的耐磨性、抗氧性、稳定性和再分散性。在本专利技术的一些实施例中，将所述减摩抗磨剂、抗氧剂、触变剂和表面活性剂依次加入到合成油中，在40摄氏度下搅拌0.5～2小时，制备得到所述合成油基复配载液。在本专利技术的一些实施例中，所述乳化的反应温度为20-70℃，反应时间为1-5小时。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的磁流变液，利用粒径不同的磁性粒子，在外界磁场作用下大粒子形成粒子簇主链，残余磁矩把小粒子作为连续的媒介，使簇主链大小粒径磁性粒子以核壳形式存在，快速响应，提供更高的屈服强度。该磁流变液屈服强度大于80MPa，且响应时间短，3个月内无沉降或者稍有分层，沉淀物松软无板结，在弱磁场或者少施加力即能快速浮起，性能基本不变。而且本专利技术提供的制备方法操作简单、成本低廉，所述稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液具有快速响应、高屈服强度、低沉降率、极易再分散等特点，适用于航天、国防、汽车工程、机械工程、精密加工、医疗、土木建筑结构等领域，尤其是需要提供强大抗冲击力的领域。附图说明图1为实施例1制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在20℃静置3个月的沉降率的结果图，其中MRF1表示实施例1所制备的磁流变液；CMRF1和CMRF2分别表示只加入纳米级羰基铁粉粒子和只加入微米级羰基铁粉粒子所制备得到的磁流变液。图2为实施例2制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在20℃静置3个月的沉降率的结果图，其中MRF2表示实施例2所制备的磁流变液；CMRF3、CMRF4、CMRF5分别表示仅由同密度合成油所制备得到的磁流变液。图3为实施例2制备的稳定快速响应高屈服强度双峰磁流变液与同浓度合成油基磁流变液在施加电流强度的4A时的屈服强度结果图，其中MRF2表示实施例2所制备的磁流变液，CMRF3、CMRF4、CMRF5分别表示仅由同密度合成油所制备得到的磁流变液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变液，其特征在于，包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种磁流变液，其特征在于，包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括粒径不同的双峰羰基铁粉，所述粒径不同的双峰羰基铁粉的粒径相差3～300倍；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。2.一种磁流变液，其特征在于，包括：复合磁性粒子，所述复合磁性粒子包括纳米/微米级双峰羰基铁粉或者粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉；合成油基复配载液，所述合成油基复配载液中添加有减摩抗磨剂、触变剂、抗氧剂和表面活性剂。3.根据权利要求2所述的磁流变液，其特征在于，所述粒径不同的微米/微米级双峰羧基铁粉的粒径相差3～10倍；任选地，所述粒径不同的微米/微米级双峰羰基铁粉包括粒径为3～9微米的羧基铁粉和粒径为1～3微米的羧基铁粉；任选地，所述粒径为1～3微米的羧基铁粉与所述粒径为3～9微米的羧基铁粉的质量比为1-10:90-99，优选为1-3:97-99；任选地，所述纳米/微米级羰基铁粉中纳米级羧基铁粉与微米级羧基铁粉的质量比为1-20:80-99，优选为1-10:90-99。4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁流变液，其特征在于，以重量份计，所述复合磁性粒子为50～90份；所述合成油基复配载液为10～50份。5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁流变液，其特征在于，以所述合成油基磁流变液的总质量计，所述减摩抗磨剂占0.02～1％；任选地，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：危银涛，张焕，康振冉，韩晓东，冯占宗，陈亚龙，杜永昌，李雪冰，何一超，梁冠群，邬明宇，童汝亭，
申请(专利权)人：清华大学，清华大学苏州汽车研究院吴江，
类型：发明
国别省市：北京,11