磁流变液组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提出了磁流变液组合物及其制备方法。该磁流变液组合物包括磁响应粒子、高触变体系、减摩抗磨剂和抗氧剂，其中，高触变体系包括活化剂、有机蒙脱土和有机表面改性剂。本发明专利技术所提出的磁流变液组合物中，活化剂通过插层作用使有机蒙脱土形成可逆三维网络结构的稳定触变体系，能够更有效地支撑磁响应粒子，其屈服应力高而零场粘度低，且还能实现软沉降，并且，表面改性剂分子结构中部分与高触变体系中的基载液的重复单元结构相似，使磁响应粒子通过表面改性剂与基载液的兼容性增加，从而在沉降后稍施加外力即可再次均匀分散的功能。

Magnetorheological fluid composition and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
磁流变液组合物及其制备方法
本专利技术涉及智能材料
，具体的，本专利技术涉及磁流变液组合物及其制备方法。
技术介绍
磁流变液，是一种将微米或纳米级尺度的磁响应粒子按照一定的比例分散在基载液中制备而成的一种智能材料，并可以通过外加磁场实现连续、迅速且可逆地实时控制其力学性能，因此，磁流变液在振动控制、传动装置、抛光装置和智能结构等领域具有广泛应用前景。不过，磁流变液是一个热力学不稳定体系，磁响应粒子与其它组分的密度差很大，所以非常容易出现沉降问题。在保证整体粘度不太高的情况下，目前主要通过表面改性磁响应粒子，如此，一方面增加磁响应粒子与其他组份的相容性而提高稳定性，另一方面是表面包覆一层高分子材料(例如聚苯乙烯PS)来降低磁性粒子的整体密度。但是，表面改性用到的有机溶剂会造成环境污染，此外，磁响应粒子被包覆后的磁流变效应也会大幅度降低。所以，还有研究通过加入二氧化硅、硅藻土等作为触变剂形成触变网络来支撑磁响应粒子降低沉降率。只不过上述研究主要集中在沉降率方面的改善，而不稳定体系的沉降是不可避免的，所以磁流变液的再分散性更应成为关注点。因此，磁流变液还有待进一步进行改性。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：本专利技术的专利技术人针对现阶段的磁流变液容易沉降，且长时间沉降后易形成板结等失效问题，提出了一种易再分散的稳定磁流变液，利用分子链中部分结构与合成油基载液的结构单元相似的有机表面改性剂(例如癸酸酯)，尤其是酯类，一方面(其中与基载液的结构单元相似的烷基，因为相似相容原理)能有效增加与基载液的兼容性，另一方面极性基团(酯基部分)容易吸附在磁响应粒子表面，或者与磁响应粒子表面其它成分键合，(加入癸酸酯这样的特殊结构的物质可以有效)防止磁响应粒子自身团聚且减小基载液与磁响应粒子的密度差，(增加基载液与磁响应粒子的相容性)。另外，其中的酯基与高效触变剂一起形成的可逆的三维氢键网络能有支撑磁响应粒子，从而实现磁流变液中磁响应粒子的软沉降，以及沉降后再次分散。以此来获得一种软沉降且易再分散的，具有高剪切应力和屈服应力、低零场粘度的磁流变液。具体的，该磁流变液在静置6个月后沉降率仅为26％，远小于Lord公司同密度的磁流变液的35.6％，且沉淀物松软无板结，并且稍加搅拌即可再次分散均匀，而零场粘度和屈服应力与沉降前相比基本无变化。适用于航空航天、航母、汽车工程，机械工程，尤其是需要提供低零场粘度磁流变效应大的工程领域。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种磁流变液组合物。根据本专利技术的实施例，所述磁流变液组合物包括磁响应粒子、高触变体系、减摩抗磨剂和抗氧剂，其中，所述高触变体系包括活化剂、有机蒙脱土和有机表面改性剂。本专利技术实施例的磁流变液组合物中，活化剂通过插层作用使有机蒙脱土形成可逆三维网络结构的高效触变体系，能够更有效地支撑磁响应粒子，使磁流变液组合物的屈服应力高而零场粘度低，且还能实现软沉降，并且，表面改性剂分子结构中部分与高触变体系中的基载液的重复单元结构相似，使磁响应粒子通过表面改性剂与基载液的兼容性增加，从而在沉降后稍施加外力即可再次均匀分散的功能。另外，根据本专利技术上述实施例的磁流变液组合物，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，所述磁流变液组合物的零场粘度不大于0.35Pa·s且屈服应力不小于80kPa。根据本专利技术的实施例，基于所述磁流变液组合物的总重量，所述磁响应粒子的含量为30～90wt％，所述高触变体系的含量为10～80wt％，所述减摩抗磨剂和所述抗氧剂的总含量为0.1～8wt％。根据本专利技术的实施例，所述磁响应粒子包括铁粉、铁的氧化物、羰基铁粉、氮化铁和碳化铁中的至少一种；所述减摩抗磨剂包括石墨、二硫化钼、有机钼化合物、氯磷化合物和氯硫化合物中的至少一种；所述抗氧剂包括有机磷化合物、有机钼化合物、烷基硫代氨基甲酸锌和铜化合物中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述高触变体系包括基载液、所述有机表面改性剂、触变剂和所述活化剂；其中，所述触变剂包括所述有机蒙脱土。根据本专利技术的实施例，所述基载液包括聚烯烃合成油；所述有机表面改性剂包括硬脂酸、偶联剂、烷基胺磷酸酯、癸酸酯和烷氧基硫代磷酸盐中的至少一种；所述活化剂包括甲醇、乙醇、丙酮和碳酸丙烯酯中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述触变剂进一步包括改性硅藻土、气相二氧化硅和黏土中的至少一种。根据本专利技术的实施例，基于所述磁流变液组合物的总重量，所述基载液的含量为8～75wt％，所述有机表面改性剂的含量为0.1～6wt％，所述触变剂的含量为0.3～6wt％，所述活化剂的含量为0.3～6wt％。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种制备磁流变液组合物的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将有机表面改性剂加入到基载液中，并搅拌混合，其中，所述有机表面改性剂的添加量为0.1～6wt％；(2)将减摩抗磨剂加入到所述基载液中，并搅拌混合，其中，所述减摩抗磨剂的添加量为0.1～8wt％；(3)将抗氧剂加入到所述基载液中，并搅拌混合，其中，所述抗氧剂的添加量为0.05～8wt％；(4)将活化剂加入到所述基载液中，并搅拌混合，其中，所述活化剂的添加量为0.3～6wt％；(5)将触变剂加入到所述基载液中，并搅拌混合，其中，所述触变剂的添加量为0.3～6wt％；(6)将磁响应粒子加入到所述基载液中，并搅拌混合，其中，所述磁响应粒子的添加量为30～90wt％。采用本专利技术实施例的制备方法，可制备出屈服应力高、零场粘度低、软沉降且沉降后易再次分散的磁流变液组合物。另外，根据本专利技术上述实施例的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，步骤(1)～(5)中的所述搅拌混合是在20～70摄氏度下以300～600rpm的搅拌速率混合0.5～2小时。根据本专利技术的实施例，步骤(6)中的所述搅拌混合，是在20～70摄氏度下先以300～600rpm的搅拌速率混合0.5～2小时，再以800～2500rpm的搅拌速率混合1小时。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释，其中：图1是本专利技术一个实施例的制备磁流变液组合物的方法流程示意图；图2是本专利技术两个实施例和三个对比例的沉降率对比图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，本
人员会理解，下面实施例旨在用于解释本专利技术，而不应视为对本专利技术的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种磁流变液组合物。根据本专利技术的实施例，磁流变液组合物包括磁响应粒子A、高触变体系B、减摩抗磨剂C和抗氧剂D，其中，高触变体系B包括活化剂、有机蒙脱土和有机表面改性剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变液组合物，其特征在于，包括磁响应粒子、高触变体系、减摩抗磨剂和抗氧剂，其中，所述高触变体系包括活化剂、有机蒙脱土和有机表面改性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁流变液组合物，其特征在于，包括磁响应粒子、高触变体系、减摩抗磨剂和抗氧剂，其中，所述高触变体系包括活化剂、有机蒙脱土和有机表面改性剂。


2.根据权利要求1所述的磁流变液组合物，其特征在于，所述磁流变液组合物的零场粘度不大于0.35Pa·s且屈服应力不小于80kPa。


3.根据权利要求1所述的磁流变液组合物，其特征在于，基于所述磁流变液组合物的总重量，
所述磁响应粒子的含量为30～90wt％，
所述高触变体系的含量为10～80wt％，
所述减摩抗磨剂和所述抗氧剂的总含量为0.1～8wt％。


4.根据权利要求1所述的磁流变液组合物，其特征在于，
所述磁响应粒子包括铁粉、铁的氧化物、羰基铁粉、氮化铁和碳化铁中的至少一种；
所述减摩抗磨剂包括石墨、二硫化钼、有机钼化合物、氯磷化合物和氯硫化合物中的至少一种；
所述抗氧剂包括有机磷化合物、有机钼化合物、烷基硫代氨基甲酸锌和铜化合物中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的磁流变液组合物，其特征在于，所述高触变体系包括基载液、所述有机表面改性剂、触变剂和所述活化剂；其中，所述触变剂包括所述有机蒙脱土。


6.根据权利要求5所述的磁流变液组合物，其特征在于，
所述基载液包括聚烯烃合成油；
所述有机表面改性剂包括硬脂酸、偶联剂、烷基胺磷酸酯、癸酸酯和烷氧基硫代磷酸盐中的至少一种；
所述活化剂包括甲醇、乙醇、丙酮和碳酸丙烯酯中的至少一种。


7.根据权利要求5所述的磁流变液组合物，其特征在于，所述触...

【专利技术属性】
技术研发人员：危银涛，张焕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11