一种高稳定性磁流变液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高稳定性磁流变液及其制备方法，所述的磁流变液包括以下组分及重量份含量：表面活化的羰基铁粉70‑75份，基液18‑25份，触变剂1‑3份以及润滑剂1‑2份；制备时，按重量份将触变剂、润滑剂依次加入到基液中，充分搅拌后，超声分散，制得混合基液；将表面活化的羰基铁粉加入到混合基液中，充分搅拌后，超声波分散，制得悬浮液；将悬浮液置于球磨机中球磨，球磨结束后，将球液分离，即制得高稳定性磁流变液，装入干燥的塑料容器中，密封长期保存。与现有技术相比，本发明专利技术步骤简单，条件温和，可控性好，经济成本低，制得的磁流变液具有沉降稳定性好，零场粘度低等特点，具有很好的应用前景。

High stability magnetorheological fluid and preparation method thereof

The invention relates to a high stability of magnetorheological fluid and its preparation method, magnetorheological fluid comprises the following components: weight and content of carbonyl iron surface activation of 70 75 copies, 18 liquid 25, 1 3 thixotropic agent and lubricant 1 preparation, 2; according to the weight of a thixotropic agent and lubricant are added to the base fluid, stirring, ultrasonic dispersion, preparation of mixed liquid; the carbonyl iron surface activation is added to the mixed liquid, stirring and ultrasonic dispersion, prepare the suspension; the milled suspension in the ball mill, ball end mill after the ball liquid separation, to obtain the high stability of magnetorheological fluid, the plastic container in a dry seal, long-term preservation. Compared with the prior art, the invention has the advantages of simple steps, mild conditions, good controllability, low cost, magnetorheological fluid system has good sedimentation stability, zero field viscosity is low, has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性磁流变液及其制备方法
本专利技术属于智能材料
，涉及一种高稳定性磁流变液及其制备方法。
技术介绍
磁流变液由于其独特的磁流变特性，使之在新型智能材料中脱颖而出。磁流变液具有独特的磁场可控特性，在无外加磁场的情况下，表现为牛顿流体状态；当施加外界磁场后，磁流变液立刻向类固状态转化，其转化程度随磁场强度变化而变化，一旦撤去外加磁场后，又会立刻变成牛顿流体，且变化时间是毫秒级的。由于其独特的磁流变特性，磁流变液现已成为科技研究关注的焦点，将磁流变液应用于器件中，通过改变外加磁场的磁场强度来改变流体的应力，从而可以改变整个结构的刚度、强度，做到自动调节，并已运用于阻尼器、制动器、桥梁及建筑物的震动吸收装置、光学元件的表面抛光装置、医用器件等设备中。磁流变液是一种复杂的液固两相悬浮材料。磁流变液目前存在的主要问题是由于长时间的静置和介质间的较大比重差而造成的沉降问题及稳定性问题，为此，科研工作者采用了众多的表面活性剂等添加剂对悬浮粒子表面进行两亲相处理，但处理效果往往不好。为了解决这一难题，研究人员从磁流变液组成成份的特性及其制备工艺为出发点来研究改善磁流变液稳定性的方法。授权公告号为CN101457172B的中国专利公布了一种稳定型磁流变液，包括下列体积比的原料：羰基铁粉15-40％、表面活性剂0.5-10％、甲基硅油50-75％、添加剂0.5-10％，将上述原料混合均匀即可。所述表面活性剂为硬脂酸或油酸或吐温，其中，硬脂酸用量为0.1-3％，油酸用量为0.2-3％，吐温用量为0.2-4％；所述添加剂为氧化硅或膨润土。氧化硅用量为0.25-5％，膨润土用量为0.25-5％。上述专利公开的技术方案重点在于沉降稳定性、化学稳定性，而本专利技术不仅解决了稳定性的问题，而且本专利技术的磁流变液具有零场粘度低等特点。不同于上述专利中甲基硅油体积比50-75％，本专利技术中表面活化的羰基铁粉的重量份含量为70-75份，这是由于磁性颗粒对磁流变液的磁性能起着决定性的作用。本专利技术更为精准地控制了各原料的重量份含量，并且原料更容易获取，重量份含量更容易控制，成本相对较低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种沉降稳定性好，零场粘度低，成本低，制备工艺简单的高稳定性磁流变液及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高稳定性磁流变液，包括以下组分及重量份含量：表面活化的羰基铁粉70-75份，基液18-25份，触变剂1-3份以及润滑剂1-2份。作为优选的技术方案，所述的高稳定性磁流变液包括以下组分及重量份含量：表面活化的羰基铁粉73份，基液20份，触变剂3份以及润滑剂1份。所述的表面活化的羰基铁粉由以下方法制备而成：步骤(A)：将羰基铁粉进行干燥，除去表面的吸附水；步骤(B)：将硅烷偶联剂按羰基铁粉质量的4％加入到异丙醇溶剂中，搅拌均匀，制得混合溶液；步骤(C)：将干燥的羰基铁粉加入步骤(B)制得的混合溶液中，充分搅拌，置于球磨机中球磨8～16小时，球磨结束后，将球液分离，得悬浊液；步骤(D)：将步骤(C)中得到的悬浊液进行真空干燥，去除异丙醇，烘干，即制得表面活化的羰基铁粉。步骤(A)中所述的羰基铁粉的平均粒径为3-5μm，Fe的质量百分含量≥99％。步骤(B)中所述的硅烷偶联剂选自市售的KH-560。步骤(D)中所述的真空干燥的条件为：真空度为-1MPa，温度为65-72℃，干燥时间为3-6小时。所述的基液为二甲基硅油，所述的触变剂为纳米二氧化硅，所述的润滑剂为石墨。所述的纳米二氧化硅的粒径为1-100nm。一种高稳定性磁流变液的制备方法，该方法具体包括以下步骤：步骤(1)：按以下组分及重量份备料：表面活化的羰基铁粉70-75份，基液18-25份，触变剂1-3份以及润滑剂1-2份；步骤(2)：按重量份将触变剂、润滑剂依次加入到基液中，充分搅拌后，超声分散，制得混合基液；步骤(3)：按重量份将表面活化的羰基铁粉加入到步骤(2)制得的混合基液中，充分搅拌后，超声波分散，制得悬浮液；步骤(4)：将步骤(3)制得的悬浮液置于球磨机中球磨，球磨结束后，将球液分离，即制得所述的高稳定性磁流变液，装入干燥的塑料容器中，密封长期保存。步骤(4)中所述的球磨的条件为：球磨转速为250-300转/分钟，球磨时间为8-16小时。引入添加剂是改善磁流变液稳定性的方案之一，但由于添加剂的种类繁多，且不同质量分数的表面活性剂、触变剂、润滑剂组成的添加剂对磁流变液改善其稳定性有着显善的影响。因此，本专利技术确定了各种添加剂的重量份含量，从而得到一种高稳定性磁流变液的配方。磁流变液主要是由磁性颗粒(分散颗粒)、基液和添加剂三部分组成。磁性颗粒对磁流变液的磁性能起着决定性的作用，基液为介质，添加剂的作用是确保颗粒悬浮稳定性以及改善整个磁流变液的流变学特性。考虑了磁性颗粒的性能与经济因素，选择的羰基铁粉的平均粒径为3-5μm。在制备过程中，先对羰基铁粉的表面进行处理，改善羰基铁粉的抗氧化性、耐磨性。选取二甲基硅油作为基液，其常温下的粘度为100cSt，无色、透明、无毒、闪点高、化学稳定性好。亲水纳米二氧化硅和石墨的选择主要是用于活化磁性颗粒，改善磁流变液的稳定性，从而提高磁流变液的流变特性及其使用寿命。纳米级的二氧化硅的加入可以增加磁流变液的粘度从而可以提高沉降稳定性。与现有技术相比，本专利技术在现有基液置换法的基础上采用球磨工艺来制备磁流变液，步骤简单，条件温和，可控性好，经济成本低，制得的磁流变液具有沉降稳定性好，零场粘度低等特点，可广泛应用于车辆工程、机械工程、环保、医疗、航天航空工程、军事等众多领域，具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术磁流变液制备工艺流程示意图；图2为本专利技术磁流变液与传统工艺磁流变液的沉降-时间的关系图；图3为本专利技术制备方法与传统工艺转速与零场粘度的关系图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：本例子采用的羰基铁粉的平均粒径为3-5μm，球形颗粒，所含Fe的质量分数≥99％，制备工艺流程如图1所示。制备500g磁流变液，制备步骤为：步骤1、将烧杯①放置于电子秤上，并归零。用胶头滴管吸取23g硅烷偶联剂(1.065-1.072g/ml)于烧杯①中，再倒入550g异丙醇(0.785g/ml)，用玻璃棒均匀搅拌，得到混合液。步骤2、将洁净干燥的纸置于电子秤上，并归零，向纸上倒入1500g羰基铁粉。将称好的羰基铁粉倒入烧杯①中，并用玻璃棒轻轻搅拌1分钟左右。步骤3、取出行星球磨机中的4个500ml的球磨罐，分别用量筒量取约228ml的混合液倒入球磨罐中。将一定量的钢球放置于每个球磨罐中(每个球磨罐中的大小钢球数量一样)，将球磨速度设置为150转/分钟，球磨8小时。待结束后，将球磨罐中的混合物都倒入烧杯②中。球磨罐用乙醇清洗干净。步骤4、将真空泵与真空干燥箱连接(真空泵使用前在进气管加少许真空泵油，消除干磨延长寿命)。将烧杯②放置真空干燥箱中，接通电源启动真空泵，当达到-1Mpa时关闭真空阀再停止真空泵。干燥箱的温度设置为70℃，烘干时间设置为6小时。关闭电源，待箱内温度接近环境温度后，打开充气阀解除真空，取出烧杯②，得到表面活化后的羰基铁粉。步骤5、将洁净干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高稳定性磁流变液，其特征在于，包括以下组分及重量份含量：表面活化的羰基铁粉70‑75份，基液18‑25份，触变剂1‑3份以及润滑剂1‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性磁流变液，其特征在于，包括以下组分及重量份含量：表面活化的羰基铁粉70-75份，基液18-25份，触变剂1-3份以及润滑剂1-2份。2.根据权利要求1所述的一种高稳定性磁流变液，其特征在于，包括以下组分及重量份含量：表面活化的羰基铁粉73份，基液20份，触变剂3份以及润滑剂1份。3.根据权利要求1或2所述的一种高稳定性磁流变液，其特征在于，所述的表面活化的羰基铁粉由以下方法制备而成：步骤(A)：将羰基铁粉进行干燥，除去表面的吸附水；步骤(B)：将硅烷偶联剂按羰基铁粉质量的4％加入到异丙醇溶剂中，搅拌均匀，制得混合溶液；步骤(C)：将干燥的羰基铁粉加入步骤(B)制得的混合溶液中，充分搅拌，置于球磨机中球磨8～16小时，球磨结束后，将球液分离，得悬浊液；步骤(D)：将步骤(C)中得到的悬浊液进行真空干燥，去除异丙醇，烘干，即制得表面活化的羰基铁粉。4.根据权利要求3所述的一种高稳定性磁流变液，其特征在于，步骤(A)中所述的羰基铁粉的平均粒径为3-5μm，Fe的质量百分含量≥99％。5.根据权利要求3所述的一种高稳定性磁流变液，其特征在于，步骤(D)中所述的真空干燥的条件为：真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，罗一平，刘文涛，陆雯，任洪娟，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31