專利名稱：一種穩(wěn)定型磁流變液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沉降穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和再分散性 能良好，且成本相對(duì)較低的磁流變液。
背景技術(shù)：
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(jù)外加磁場(chǎng) 的改變發(fā)生從牛頓流體迅速轉(zhuǎn)化為類固體狀態(tài)的可逆變化，并伴隨相應(yīng)的物理化學(xué)性能 的改變，表現(xiàn)出可控的流變性能。自從磁流變液在20世紀(jì)40年代由J. Rabinow首先發(fā) 現(xiàn)后，基于其可控的磁流變性能，這種智能材料被廣泛應(yīng)用在工程器件中用以實(shí)現(xiàn)對(duì)振 動(dòng)的智能控制。迄今以開發(fā)出的實(shí)用器件有磁流變減振器、磁流變制動(dòng)閥、磁流變離合 器、磁流變阻尼器、磁流變拋光器等，應(yīng)用前景非常廣闊。不過(guò)由于磁流變液是一種懸 浮體系，該體系中磁性顆粒于懸浮介質(zhì)存在較大的密度差，從而導(dǎo)致磁性顆粒在載液中 沉降，甚至板結(jié)，嚴(yán)重影響到磁流變液的沉降穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和再分散性能，這就 嚴(yán)重影響到磁流變液在各種磁流變器件中的穩(wěn)定性，并限制其在工程器械中的大規(guī)模使 用。基于這一考慮，解決磁流變液的穩(wěn)定性和再分散性能對(duì)磁流變液的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重 要。
由于磁流變液的實(shí)用性，目前關(guān)于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以制備磁性 復(fù)合顆粒的方法，和專利200410060854.5報(bào)道的一種在磁性金屬表面包覆無(wú)機(jī)氧化物層 的磁性復(fù)合顆粒的制備方法等；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(tài)的還原羰基鐵和非晶態(tài)的鐵基軟磁合 金作為添加劑加入磁流變液中以改善其穩(wěn)定性和磁流變性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決磁流變液的穩(wěn)定性和再分散性問(wèn)題，本發(fā)明提供一種長(zhǎng)時(shí)間存放后依然能 保持良好的穩(wěn)定性和磁流變性能的穩(wěn)定型磁流變液。 具體的技術(shù)解決方案如下
一種穩(wěn)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%
甲基硅油50-75%
添加劑0.5-10%;
所述表面活性劑為硬脂酸、油酸和吐溫；
所述添加劑為氧化硅和膨潤(rùn)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
氧化硅用量為0.25-5%,膨潤(rùn)土用量為0.25-5%。
本發(fā)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(hù)膜薄 層，在一定程度上起到防止顆粒粘連、團(tuán)聚、板結(jié)的作用；氧化硅的加入有效提高了顆 粒的耐磨性；膨潤(rùn)土可以在該磁流變液體系中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效防止磁性顆粒沉降， 而當(dāng)外加磁場(chǎng)使磁流變液發(fā)生磁流變效應(yīng)時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又能在瞬間被破壞，從而不會(huì) 影響到磁流變液的磁流變性能及其可控的丌關(guān)特性。本發(fā)明磁流變液24h沉降量小于5 %， 140h沉降量不大于15%，將其存放兩年以上，仍未出現(xiàn)板結(jié)，且表現(xiàn)出如同新制 時(shí)一樣的磁流變性能。


圖1為動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率關(guān)系圖，
圖2為無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)塑性粘度與剪切率的關(guān)系圖，
圖3為剪切應(yīng)力與磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系圖，
圖4為不同磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力與體積分?jǐn)?shù)關(guān)系圖，
圖5為溫度對(duì)零場(chǎng)粘度影響圖，
圖6為溫度對(duì)動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力影響圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。
實(shí)施例1:
取下列體積分?jǐn)?shù)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%; 甲基硅油74.5%，
添加劑10%，其中氧化硅5%，膨潤(rùn)土5%。 磁流變液配制操作步驟如下
(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后，逐量加入剩余的原料，低速 研磨，直至全部原料加入球磨罐中。
(2) 加完所有原料后，保持球磨機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)，低速球磨數(shù)小時(shí)。
(3) 將球磨罐中磁流變液取出，清k瑪瑙球、瑪瑙罐。
本發(fā)明磁流變液在測(cè)定范圍內(nèi)，剪切應(yīng)變率變化對(duì)剪切應(yīng)力的影響較小，且磁場(chǎng)強(qiáng) 度越大，剪切應(yīng)變率對(duì)剪切應(yīng)力的影響越小，見圖l;在無(wú)外加磁場(chǎng)條件下，該磁流變 液呈現(xiàn)出較低的塑性黏度，小于5Pis，見圖2;隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，剪切應(yīng)力增加，當(dāng) 磁場(chǎng)強(qiáng)度為500mT時(shí)，剪切應(yīng)力可達(dá)25kPa，見圖3;隨著Fe體積分?jǐn)?shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度增 加，剪切應(yīng)力增加，見圖4;在10 — 8(TC溫度范圍內(nèi)，該磁流變液初始黏度隨溫度升高 而下降，見圖5;在10 — 8(TC溫度范圍內(nèi)，溫度改變對(duì)該磁流變液的動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力影響 很小，可見該磁流變液在10—8(TC溫度范圍內(nèi)均可呈現(xiàn)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力，見圖6。
本發(fā)明所制備的磁流變液表現(xiàn)出極佳的穩(wěn)定性和再分散性能。磁流變液24h沉降量 小于5%， 140h沉降量不大于15X，將其存放兩年以上，仍未出現(xiàn)板結(jié)，且表現(xiàn)出如同 新制時(shí)一樣的磁流變性能。該磁流變液在外加磁場(chǎng)為500mT時(shí)，剪切應(yīng)力可達(dá)25kPa。
實(shí)施例2:
取下列體積分?jǐn)?shù)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%;
甲基硅油74%;
添加劑5%，其中氧化硅2.5%，膨潤(rùn)土2.5%。
其它同實(shí)施例1。
實(shí)施例3:
取下列體積分?jǐn)?shù)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%;基硅油70%;
添加劑3%，其*氧化硅1.5%，膨潤(rùn)土1.5%。 其它同實(shí)施例l。
實(shí)施例4:
取下列體積分?jǐn)?shù)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%; 甲基硅油65%;
添加劑2%，其中氧化硅1%，膨潤(rùn)土1%。 其它同實(shí)施例1。 實(shí)施例5:
取下列體積分?jǐn)?shù)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%; 甲基硅油59%;
添加劑1%，其中氧化硅0.5%，膨潤(rùn)土0.5%。 其它同實(shí)施例1。 實(shí)施例6:
取下列體積分?jǐn)?shù)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%; 甲基硅油49.5%;
添加劑0.5%，其中氧化硅0.25%,膨潤(rùn)土0.25%。
其它同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1、一種穩(wěn)定型磁流變液，其特征在于包括下列體積比的原料羰基鐵粉15-40％表面活性劑0. 5-10％甲基硅油50-75％添加劑0. 5-10％；所述表面活性劑為硬脂酸、油酸和吐溫；所述添加劑為氧化硅和膨潤(rùn)土。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定型磁流變液，其特征在于所述表面活性劑的 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(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定型磁流變液，其特征在于所述添加劑的用量 如下氧化硅用量為0.25-5%，膨潤(rùn)土用量為0.25-5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定型磁流變液，解決了磁流變液的穩(wěn)定性和再分散性問(wèn)題。本發(fā)明穩(wěn)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％、甲基硅油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。所述添加劑為氧化硅或膨潤(rùn)土。本發(fā)明所制備的磁流變液表現(xiàn)出極佳的穩(wěn)定性和再分散性能。磁流變液24h沉降量小于5％，140h沉降量不大于15％，將其存放兩年以上，仍未出現(xiàn)板結(jié)，且表現(xiàn)出如同新制時(shí)一樣的磁流變性能。該磁流變液在外加磁場(chǎng)為500mT時(shí)，剪切應(yīng)力可達(dá)25kPa。
文檔編號(hào)C10M171/00GK101457172SQ20091011603
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者紅 朱, 江萬(wàn)權(quán), 龔興龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)