一种铁基纳米晶复合智能磁流变体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁基纳米晶复合智能磁流变体及其制备方法，通过细化形成纳米级铁基纳米晶粉体，通过沉积四氧化三铁提高饱和磁感应强度和降低损耗及防止氧化；通过合成螯合性活性剂形成网络包裹粉体，增加分散性防止颗粒团聚沉降，使得复合有机磁流变液具有良好的稳定性、零场粘度低，剪切应变高，使用温度范围广、无毒无害易回收。无毒无害易回收。无毒无害易回收。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基纳米晶复合智能磁流变体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及磁流变体制备
，尤其涉及一种铁基纳米晶复合智能磁流变体及其制备方法。

技术介绍

[0002][0003]磁流变液是一种非常典型的智能磁性材料，通常是将纳米级的磁性粉末经表面活化处理后，通过采用使其在载液中均匀分散的方法形成的稳定胶体。在无外磁场作用时，磁流变液中的磁性颗粒由于布朗运动而呈现杂乱无章的无序状态，表现为流动良好的液体，然而在外加强磁场作用下，磁流变液的表观黏度可在短时间(毫秒级)内增加至少2个数量级，并呈现类似固体的力学性质，其强度由剪切屈服应力来表征；其黏度的变化是连续的、可逆的，一旦去掉外加磁场后，磁流变液又变成可以流动的液体。磁流变液由于具有功耗少、阻尼力大、动态范围广、频率响应高等特点，在阻尼减震、液体密封、生物医疗、航空航天等领域展现出良好的应用前景。
[0004]但是，磁流变液本身还存在易沉降、磁流变效应与稳定性难以同时提高等问题，实际应用大大低于预期。为解决磁流变液易沉降的问题，目前，国内外研究者或者通过在磁流变液中添加各种增稠剂、触变剂和其他稳定剂，或者通过降低磁性粒子的浓度与尺寸等方法解决磁流变液的沉降问题。但是，添加剂的加入会导致磁流变液的零场粘度大大提高，降低它的热稳定性和化学稳定性；而减小磁性粒子的浓度与尺寸将降低磁流变液的剪切屈服应力与磁流变效应。因此，传统的磁流变液的稳定性与磁流变效应难以同时优化的矛盾问题依然是本研究领域最具挑战性的课题之一，也是实现磁流变液广泛应用亟待解决的主要问题之一。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种铁基纳米晶复合智能磁流变体及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]本专利技术的第一方面是提供一种铁基纳米晶复合智能磁流变体的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一，称取磁性铁基纳米晶粉体，缓慢加入到改性液中，搅拌，室温放置150
‑
180min，然后用无水乙醇洗涤，烘烤，筛分，得改性粉体备用；
[0009]其中，所述改性液为质量分数1
‑
15％的硫酸溶液、醋酸溶液、三氯化铁溶液中的一种，采用的溶剂为乙醇、纯水中的一种或两种；
[0010]步骤二，将步骤一细化改性的所述改性粉体置于导磁层处理溶液中，加热升温至60
‑
145℃，通入氧气，处理10
‑
25min，水洗，干燥，备用；
[0011]其中，所述导磁层处理溶液包括：硝酸钠水溶液、硫酸钠水溶液或氯化钠水溶液中
的至少一种，以及氢氧化钠水溶液；
[0012]步骤三，将步骤二表面沉积顺磁四氧化三铁纳米材料层后的粉体与螯合性表面改性剂复合，制备得到有机无机复合粒子；
[0013]步骤四，将所述有机无机复合粒子与触变剂、水混合，得到智能磁流变体。
[0014]进一步地，步骤一中，所述烘烤的具体步骤为：在50℃温度下烘烤25min，再升温至125℃烘烤40
‑
90min。
[0015]进一步地，步骤二中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为17.5
‑
27.5mol/L，硝酸钠水溶液的浓度为1.18
‑
2.94mol/L，硫酸钠水溶液的浓度为0.11
‑
0.56mol/L，氯化钠水溶液的浓度为0.31
‑
0.43mol/L。
[0016]进一步地，所述螯合性表面改性剂为GLDA
‑
Na4谷氨酸二乙酸四钠或噻二唑衍生物。
[0017]进一步地，所述有机无机复合粒子占智能磁流变体总质量的5
‑
45％。
[0018]进一步地，所述触变剂占智能磁流变体总质量的0.5
‑
8％。
[0019]进一步地，所述磁性铁基纳米晶粉体为羰基铁粉、直喷铁基非晶纳米晶球形粉体中的一种或两种，且粒径为0.9～3um。
[0020]进一步地，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡的一种或几种。
[0021]本专利技术的第二方面是提供一种铁基纳米晶复合智能磁流变体，采用上述的制备方法制备得到。
[0022]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0023]本专利技术通过细化形成纳米级铁基纳米晶粉体，通过沉积四氧化三铁提高饱和磁感应强度和降低损耗及防止氧化；通过合成螯合性活性剂形成网络包裹粉体，增加分散性防止颗粒团聚沉降，使得复合有机磁流变液具有良好的稳定性、零场粘度低，剪切应变高，使用温度范围广、无毒无害易回收。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中未包裹粉体的电镜照片；
[0025]图2为本专利技术中有机无机复合粒子的电镜照片。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供一种铁基纳米晶复合智能磁流变体的制备方法，包括如下步骤：
[0029]步骤一，称取1000g直喷铁基非晶纳米晶球形粉体，缓慢加入到改性液中，搅拌，室温放置150
‑
180min，然后用无水乙醇洗涤，在50℃温度下烘烤25min，再升温至125℃烘烤40
‑
90min，200目筛网筛分，得改性粉体备用；
[0030]其中，改性液为质量分数5％的硫酸溶液、醋酸溶液、三氯化铁溶液中的一种，采用的溶剂为乙醇、纯水中的一种或两种。
[0031]步骤二，将步骤一细化改性的改性粉体置于导磁层处理溶液中，加热升温至60
‑
145℃，通入氧气，处理10
‑
25min，水洗，干燥，备用。
[0032]其中，上述导磁层处理溶液包括：浓度为20mol/L的氢氧化钠水溶液，和浓度为1.5mol/L的硝酸钠水溶液。
[0033]具体原理为：
[0034](a1)所述铁基纳米晶磁芯表面的铁转变为二价铁离子(Fe
2+
)的电化学过程：O2+4e
‑
+2H2O
→
4OH
‑
，Fe
‑
2e
‑
+2OH
‑
→
Fe(OH)2，2Fe+2H2O+O2→
2Fe(OH)2；(b1)氢氧化亚铁直接被氧化，3Fe(OH)2+O2→
Fe3O4+3H2O；或(a2)所述铁基纳米晶磁芯表面的铁被强碱溶液中存在的氧化剂氧化为羟基氧化铁，4Fe+2H2O+3O2→
4FeOOH；(b2)羟基氧化铁得到电子被还原，FeOOH+e
‑
→
HFeO2‑
；(c2)以羟基氧化铁为碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基纳米晶复合智能磁流变体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，称取磁性铁基纳米晶粉体，缓慢加入到改性液中，搅拌，室温放置150
‑
180min，然后用无水乙醇洗涤，烘烤，筛分，得改性粉体备用；其中，所述改性液为质量分数1
‑
15％的硫酸溶液、醋酸溶液、三氯化铁溶液中的一种，采用的溶剂为乙醇、纯水中的一种或两种；步骤二，将步骤一细化改性的所述改性粉体置于导磁层处理溶液中，加热升温至60
‑
145℃，通入氧气，处理10
‑
25min，水洗，干燥，备用；其中，所述导磁层处理溶液包括：硝酸钠水溶液、硫酸钠水溶液或氯化钠水溶液中的至少一种，以及氢氧化钠水溶液；步骤三，将步骤二表面沉积顺磁四氧化三铁纳米材料层后的粉体与螯合性表面改性剂复合，制备得到有机无机复合粒子；步骤四，将所述有机无机复合粒子与触变剂、水混合，得到智能磁流变体。2.根据权利要求1所述的铁基纳米晶复合智能磁流变体的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述烘烤的具体步骤为：在50℃温度下烘烤25min，再升温至125℃烘烤40
‑
90min。3.根据权利要求1所述的铁基纳米晶复合智能磁流变体的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为17.5
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦雨露，魏鸣风，鲍绪东，
申请(专利权)人：宁波中益赛威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：