一種穩定型磁流變液的製作方法
2023-06-14 04:34:56
專利名稱：一種穩定型磁流變液的製作方法
技術領域：
本發明涉及智能材料技術領域，具體涉及一種沉降穩定性，化學穩定性和再分散性 能良好，且成本相對較低的磁流變液。
背景技術：
磁流變液是由磁性顆粒均勻分散在載液中而成的懸浮體系，該體系可根據外加磁場 的改變發生從牛頓流體迅速轉化為類固體狀態的可逆變化，並伴隨相應的物理化學性能 的改變，表現出可控的流變性能。自從磁流變液在20世紀40年代由J. Rabinow首先發 現後，基於其可控的磁流變性能，這種智能材料被廣泛應用在工程器件中用以實現對振 動的智能控制。迄今以開發出的實用器件有磁流變減振器、磁流變制動閥、磁流變離合 器、磁流變阻尼器、磁流變拋光器等，應用前景非常廣闊。不過由於磁流變液是一種懸 浮體系，該體系中磁性顆粒於懸浮介質存在較大的密度差，從而導致磁性顆粒在載液中 沉降，甚至板結，嚴重影響到磁流變液的沉降穩定性，化學穩定性和再分散性能，這就 嚴重影響到磁流變液在各種磁流變器件中的穩定性，並限制其在工程器械中的大規模使 用。基於這一考慮，解決磁流變液的穩定性和再分散性能對磁流變液的實際應用至關重 要。
由於磁流變液的實用性，目前關於磁流變液的研究工作很多，主要分為兩大類，一 類是修飾磁性顆粒，如專利200410067824.7在碳納米管表面包裹一層Fe304以製備磁性 複合顆粒的方法，和專利200410060854.5報導的一種在磁性金屬表面包覆無機氧化物層 的磁性複合顆粒的製備方法等；另一類是加入表面活性劑、觸變劑、抗氧化劑等添加劑 以改變載液的組分，如專利200510134250.5將晶態的還原羰基鐵和非晶態的鐵基軟磁合 金作為添加劑加入磁流變液中以改善其穩定性和磁流變性能。
發明內容
為了解決磁流變液的穩定性和再分散性問題，本發明提供一種長時間存放後依然能 保持良好的穩定性和磁流變性能的穩定型磁流變液。 具體的技術解決方案如下
一種穩定型磁流變液包括下列體積比的原料羰基鐵粉15-40% 表面活性劑0.5-10%
甲基矽油50-75%
添加劑0.5-10%;
所述表面活性劑為硬脂酸、油酸和吐溫；
所述添加劑為氧化矽和膨潤土。
所述表面活性劑的用量如下
硬脂酸用量為0.1-3%，油酸用量為0.2-3%，吐溫用量為0.2-4%。 所述添加劑的用量如下
氧化矽用量為0.25-5%,膨潤土用量為0.25-5%。
本發明配方中加入的表面活性劑可以在磁性顆粒羰基鐵粉表面形成一層保護膜薄 層，在一定程度上起到防止顆粒粘連、團聚、板結的作用；氧化矽的加入有效提高了顆 粒的耐磨性；膨潤土可以在該磁流變液體系中形成網絡結構，有效防止磁性顆粒沉降， 而當外加磁場使磁流變液發生磁流變效應時，該網絡結構又能在瞬間被破壞，從而不會 影響到磁流變液的磁流變性能及其可控的丌關特性。本發明磁流變液24h沉降量小於5 %， 140h沉降量不大於15%，將其存放兩年以上，仍未出現板結，且表現出如同新制 時一樣的磁流變性能。
圖1為動態剪切應力與剪切應變率關係圖，
圖2為無外加磁場時塑性粘度與剪切率的關係圖，
圖3為剪切應力與磁場強度關係圖，
圖4為不同磁場下剪切應力與體積分數關係圖，
圖5為溫度對零場粘度影響圖，
圖6為溫度對動態剪切應力影響圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地說明。
實施例1:
取下列體積分數的原料 羰基鐵粉15%;表面活性劑0.5%，其中硬脂酸0.1%，油酸0.2%，吐溫0.2%; 甲基矽油74.5%，
添加劑10%，其中氧化矽5%，膨潤土5%。 磁流變液配製操作步驟如下
(1) 將上述原料逐量加入瑪瑙球磨罐中，放入若干瑪瑙球，在較低速度下開始研 磨，旨在將加入的原料混合；待所加入的原料完全混合後，逐量加入剩餘的原料，低速 研磨，直至全部原料加入球磨罐中。
(2) 加完所有原料後，保持球磨機在穩定狀態，低速球磨數小時。
(3) 將球磨罐中磁流變液取出，清k瑪瑙球、瑪瑙罐。
本發明磁流變液在測定範圍內，剪切應變率變化對剪切應力的影響較小，且磁場強 度越大，剪切應變率對剪切應力的影響越小，見圖l;在無外加磁場條件下，該磁流變 液呈現出較低的塑性黏度，小於5Pis，見圖2;隨著磁場強度增加，剪切應力增加，當 磁場強度為500mT時，剪切應力可達25kPa，見圖3;隨著Fe體積分數和磁場強度增 加，剪切應力增加，見圖4;在10 — 8(TC溫度範圍內，該磁流變液初始黏度隨溫度升高 而下降，見圖5;在10 — 8(TC溫度範圍內，溫度改變對該磁流變液的動態剪切應力影響 很小，可見該磁流變液在10—8(TC溫度範圍內均可呈現穩定的動態剪切應力，見圖6。
本發明所製備的磁流變液表現出極佳的穩定性和再分散性能。磁流變液24h沉降量 小於5%， 140h沉降量不大於15X，將其存放兩年以上，仍未出現板結，且表現出如同 新制時一樣的磁流變性能。該磁流變液在外加磁場為500mT時，剪切應力可達25kPa。
實施例2:
取下列體積分數的原料
■羰基鐵粉20%;
表面活性劑1%，其中硬脂酸0.3%，油酸0.3%，吐溫0.4%;
甲基矽油74%;
添加劑5%，其中氧化矽2.5%，膨潤土2.5%。
其它同實施例1。
實施例3:
取下列體積分數的原料-羰基鐵粉25%;
表面活性劑2%，其中硬脂酸0.6%，油酸0.6%，吐溫0.8%;基矽油70%;
添加劑3%，其*氧化矽1.5%，膨潤土1.5%。 其它同實施例l。
實施例4:
取下列體積分數的原料 羰基鐵粉30%;
表面活性劑3%，其中硬脂酸1%，油酸1%，吐溫1%; 甲基矽油65%;
添加劑2%，其中氧化矽1%，膨潤土1%。 其它同實施例1。 實施例5:
取下列體積分數的原料 羰基鐵粉35%;
表面活性劑5%，其中硬脂酸1%，油酸2%，吐溫2%; 甲基矽油59%;
添加劑1%，其中氧化矽0.5%，膨潤土0.5%。 其它同實施例1。 實施例6:
取下列體積分數的原料 羰基鐵粉40%;
表面活性劑10%,其中硬脂酸3%，油酸3%，吐溫4%; 甲基矽油49.5%;
添加劑0.5%，其中氧化矽0.25%,膨潤土0.25%。
其它同實施例1。
權利要求
1、一種穩定型磁流變液，其特徵在於包括下列體積比的原料羰基鐵粉15-40％表面活性劑0. 5-10％甲基矽油50-75％添加劑0. 5-10％；所述表面活性劑為硬脂酸、油酸和吐溫；所述添加劑為氧化矽和膨潤土。
2、 根據權利要求1所述的一種穩定型磁流變液，其特徵在於所述表面活性劑的 用量如下硬脂酸用量為0.1-3%，油酸用量為0.2-3%，吐溫用量為0.2-4%。
3、 根據權利要求1所述的一種穩定型磁流變液，其特徵在於所述添加劑的用量 如下氧化矽用量為0.25-5%，膨潤土用量為0.25-5%。
全文摘要
本發明涉及一種穩定型磁流變液，解決了磁流變液的穩定性和再分散性問題。本發明穩定型磁流變液包括下列體積比的原料羰基鐵粉15-40％、表面活性劑0.5-10％、甲基矽油50-75％、添加劑0.5-10％，將上述原料混合均勻即可。所述表面活性劑為硬脂酸或油酸或吐溫。所述添加劑為氧化矽或膨潤土。本發明所製備的磁流變液表現出極佳的穩定性和再分散性能。磁流變液24h沉降量小於5％，140h沉降量不大於15％，將其存放兩年以上，仍未出現板結，且表現出如同新制時一樣的磁流變性能。該磁流變液在外加磁場為500mT時，剪切應力可達25kPa。
文檔編號C10M171/00GK101457172SQ20091011603
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者紅 朱, 江萬權, 龔興龍 申請人:中國科學技術大學