專利名稱：包括非磁性材料的磁流變組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體地涉及磁流變材料，且更具體地，涉及包括非磁性材料的磁流變材料。
背景技術(shù)：
磁流變組合物(magnetorheological composition)通常包括磁性顆粒和載體介質(zhì)的混合物。當磁流變組合物經(jīng)歷磁場時，磁流變組合物的粘度通常顯著增加，從而磁流變組合物可能表現(xiàn)得更像固體，而不是液體。即，當不經(jīng)歷磁場時，即，處在“零場(off-state 零磁場)”時，磁性顆?？纱笾戮鶆虻胤植荚谳d體介質(zhì)中。相對地，當經(jīng)歷磁場時，即，處在 “正常場(on-state)”時，磁性顆?？梢云叫杏诖艌銮掖怪庇诹鲃臃较虻逆準浇Y(jié)構(gòu)對齊。因此，流動可被阻礙，以使得磁流變組合物表現(xiàn)得更像固體。由于這樣的磁性以及流變性質(zhì)， 磁流變組合物可用于需要能量吸收的應(yīng)用。磁飽和狀態(tài)下的正常場屈服應(yīng)力(即一種值，超過該值則磁流變組合物開始流動)可通過在磁流變組合物中增加磁顆粒濃度而增加。但是，增加的磁性顆粒濃度通常增加磁流變組合物的重量，并由此增加了其密度以及成本。此外，磁飽和狀態(tài)下的正常場屈服應(yīng)力還可通過增加磁性顆粒的飽和磁化強度 (saturation magnetization)來增強。但是，具有增加了的飽和磁化強度的磁性顆粒經(jīng)常不能以商品的量來供應(yīng)，從而進一步增加了磁流變組合物的成本。

發(fā)明內(nèi)容
磁流變組合物包括載體介質(zhì)以及設(shè)置在載體介質(zhì)中的顆粒組分。顆粒組分包括磁性材料以及非磁性材料。非磁性材料以每100份體積顆粒組分中有約5份至約95份體積非磁性材料的量存在于顆粒組分中。顆粒組分以每100份體積磁流變組合物中有約20份至約80份體積顆粒組分的量存在于磁流變組合物中。磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. IkPa至約IOOkPa0在另一實施例中，磁流變組合物包括聚-α -烯烴和被設(shè)置在聚-α -烯烴中的顆粒組分。顆粒組分包括羰基鐵粉以及非磁性材料。非磁性材料以每100份體積顆粒組分中有約7份至約45份體積非磁性材料的量存在于顆粒組分中。顆粒組分以每100份體積磁流變組合物中有約40份至約55份體積顆粒組分的量存在于磁流變組合物中。磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. IkPa至約lOOkPa。在又一實施例中，磁流變組合物包括聚-α -烯烴以及設(shè)置在聚-α -烯烴中的顆粒組分。顆粒組分包括羰基鐵粉以及平均顆粒尺寸為約9至約13 μ m的非磁性材料。磁性材料以每100份體積顆粒組分中有約7份至約45份體積磁性材料的量存在于顆粒組分中。 顆粒組分以每100份體積磁流變組合物中有約45份體積顆粒組分的數(shù)量存在于磁流變組合物中。磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. IkPa至約lOOkPa。該磁流變組合物表現(xiàn)出優(yōu)秀的磁飽和正常場屈服應(yīng)力。此外，磁流變組合物包括較低濃度的磁性材料，并由此具有相較于現(xiàn)有的磁流變組合物具有較低的重量以及密度。 此外，磁流變組合物較于現(xiàn)有磁流變組合物在不使用懸浮劑的情況下具有較少的顆粒載體介質(zhì)分隔以及較少的顆粒沉淀。因此，本發(fā)明中的磁流變組合物是成本有效的。此外，該磁流變組合物允許開發(fā)這樣一種磁流變器件，其與現(xiàn)有的磁流變器件相比在給定的尺寸上具有更高的力容量(Force Capability)或在更小的尺寸上產(chǎn)生相當?shù)牧θ萘?。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢，以及其他特征和優(yōu)勢通過用于執(zhí)行所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一些較佳模式和其他實施例的以下詳細描述并結(jié)合附圖可以得到更好的理解。


圖1是包括以及基本不包括非磁性材料的兩種磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力與鐵體積分數(shù)之間關(guān)系的圖形示意圖；圖2是包括磁性材料和非磁性材料的磁流變組合物的等效磁性材料體積分數(shù)與實際磁性材料體積分數(shù)之間關(guān)系的圖形示意圖；圖3是包括磁性材料和非磁性材料的磁流變組合物的相對成本或密度與實際磁性材料體積百分比之間關(guān)系的圖形示意圖；圖4是正常場屈服應(yīng)力與磁性材料平均顆粒尺寸之間關(guān)系的圖形示意圖；圖5是正常場屈服應(yīng)力與非磁性材料平均顆粒尺寸之間關(guān)系的圖形示意圖；圖6是正常場屈服應(yīng)力與非磁性材料種類之間關(guān)系的圖形示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明包括磁流變組合物。如本文使用的，術(shù)語“磁流變”指的是流變性質(zhì)可被磁場改變的材料、物質(zhì)、組合物或元件。磁流變組合物可用于汽車應(yīng)用中，例如但不限于，風扇離合器、傳動裝置離合器、促動器、動力轉(zhuǎn)向泵、半主動式懸架系統(tǒng)以及可調(diào)試響應(yīng)系統(tǒng)。但是，可被理解的是磁流變組合物也可被用于非汽車應(yīng)用中，這包括但不限于，人體鎧裝、能量吸收以及國防工業(yè)、建筑業(yè)、航空業(yè)以及醫(yī)療業(yè)中的光學器件。磁流變組合物包括載體介質(zhì)和設(shè)置在載體介質(zhì)中的顆粒組分的混合物。即，載體介質(zhì)可包括顆粒組分。載體介質(zhì)可為任何本領(lǐng)域中已知的、任何合適的載體介質(zhì)。例如，載體介質(zhì)可由包括下列物質(zhì)的組中選出水、礦物油、合成油、碳氫化合物、硅氧油、彈性體、脂肪、凝膠、油脂、酯、聚醚、氟化聚醚、聚乙二醇、氟化烴、鹵化烴、氟化硅樹脂、有機改性硅樹脂、以及共聚物，和/或以上的組合。載體介質(zhì)可以每100份體積磁流變組合物中約20至 80份體積的量存在于磁流變組合物中。示例性地，載體介質(zhì)可為諸如聚-α -烯烴(polyalphaolefin =PAO)。聚_ α -烯烴可具有在100°c時從1. 65至1. 70cSt的運動粘度，以及小于或等于0. 05mgK0H/g的總酸值。適用于本發(fā)明目的的一種合適的載體介質(zhì)的具體示例是SpectraSynTM2，其可由位于德克薩斯州的休斯頓的ExxonMobil Chemical Corporation處購得。顆粒組分被布置在載體介質(zhì)中。即，顆粒組分可被大致均勻地分散在載體介質(zhì)中。 此處使用中，術(shù)語“大致”和/或“約”被用來表示由于任何量化比較、數(shù)值、測量或其他表現(xiàn)方式造成的固有不確定度。由此可知，所述術(shù)語是指元件或特征的配置，其雖然在理論上會期望展現(xiàn)出確切的響應(yīng)或表現(xiàn)，單在實際實施例中可能會某些稍低于確切形式的情況。該術(shù)語還代表與所說的參照有所變化單不會導致相關(guān)主體基本功能變化的量化表示的程度。 因此，可預期顆粒組分可略微不均勻地分散在載體介質(zhì)中?？商鎿Q地，顆粒組分可在例如曝露于磁場中時在載體介質(zhì)中對齊，如下文中更詳盡地闡明地一樣。此外，載體介質(zhì)和顆粒組分的混合物可經(jīng)由本領(lǐng)域中合適的方法形成。例如，混合物可通過在載體介質(zhì)中加入顆粒組分或通過在顆粒組分中加入載體介質(zhì)而形成。顆粒組分包括磁性材料和非磁性材料。磁性材料可為任何在本領(lǐng)域中已知的合適磁性材料。例如，磁性材料可為從包括下列物質(zhì)的組中選出的金屬鐵；鈷；鎳；以及及其合金，諸如鐵-鈷；鐵-鎳，磁性鋼，鐵-硅；磁性氧化物陶瓷，諸如立方鐵素體(cubic ferrite)、鈣鈦礦、石榴石，其包括由鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈦、鎘、釩、鎢和鎂組成的組中一種或多種金屬；混合鐵素體；以及以上的組的組合。磁性材料可具有任意的形狀。例如，磁性材料可包括多個具有桿狀、球形、立方體形、薄片形、珠粒形、和/或小球形狀的顆粒。此外，磁性材料可為粉末。此外，磁性材料可包括第一組分和第二組分。例如，第一組分可具有的平均顆粒尺寸可為約6μπι至約15μπι。即，第一組分可包括多個平均顆粒尺寸為約8μπι的顆粒。類似地，第二組分可具有的平均顆粒尺寸可為約Ιμπι至約5μπι。即，第二組分可包括多個平均顆粒尺寸為約2μπι的顆粒。因此，第一組分可包括平均顆粒尺寸較第二組分大的顆粒。第一組分可以以每100份重量的磁性材料中有約20至99份重量第一組分的量存在于磁性材料中。例如，第一組分和第二組分可以按重量比為1 1的比例存在于磁性材料中。在另一個示例中，磁性材料可僅包括第一組分。即，第一組分可以以每100份重量的磁性材料中有約100份重量第一組分的量存在于磁性材料中。合適的磁性組分的一個具體的示例是羰基鐵粉(carbonyl iron powder)，其可由位于新澤西州的弗洛勒姆帕克的BASF Corporation處購得。合適的第一組分的具體示例是等級為CM的羰基鐵粉，其可由位于新澤西州的弗洛勒姆帕克的BASF Corporation處購得。類似地，合適的第二組分的具體示例是等級為HS的羰基鐵粉，其也可由位于新澤西州的弗洛勒姆帕克的BASFCorporation處購得。非磁性材料可為本領(lǐng)域中已知的任何合適的非磁性材料。例如，非磁性材料可基本不含有鐵、鈷、鎳成分。非磁性材料可包括多個從包括以下物質(zhì)的組中選出的顆粒鋁、沙子、玻璃體材料，陶瓷，以及以上的組合。非磁性材料可具有任意的形狀。例如，非磁性材料可包括多個具有桿狀、球形、立方體形、薄片形、珠粒形、和/或小球形狀的顆粒。在一個示例中，非磁性材料的多個顆粒可為大致球形的。即，非磁性材料可包括珠粒。此外，非磁性材料的多個顆?？蔀榭招牡幕?qū)嵭牡摹ｎ~外地，非磁性材料的多個顆?？杀煌扛?。示例性地，多個顆?？杀皇褂媒饘偻扛?， 所述金屬包括但不限于鋁，或被使用涂層涂覆，所述涂層包括但不限于高分子材料。此外， 非磁性材料可為粉末。非磁性材料的多個顆?？删哂屑s0. 001至約100 μ m的平均顆粒尺寸。示例性地，非磁性材料顆粒具有的平均顆粒尺寸可為約5至約50μπι，其更優(yōu)選地為約 9至約20 μ m。不受到理論的限制，具有平均顆粒尺寸為約9至約13 μ m(諸如約11 μ m)的非磁性材料可對磁流變組合物的磁場飽和狀態(tài)下的良好正常場屈服應(yīng)力(on-state yieldstress)有所貢獻，所述正常場屈服應(yīng)力此后被稱作“正常場屈服應(yīng)力”或“磁飽和正常場屈服應(yīng)力”。即，包括平均顆粒尺寸為約9至約13 μ m的非磁性材料的磁流變組合物與不包括非磁性材料或包括平均顆粒尺寸小于5 μ m的非磁性材料的磁流變組合物相比具有較高的正常場屈服應(yīng)力，這將在下文中進行更詳盡的闡明。此外，對于給定的磁性材料濃度，磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力可基本獨立于磁流變組合物中包括的非磁性材料的種類。合適的非磁性材料的具體示例包括但不限于，由可位于加利福尼亞州洛杉磯的 Merelex Corporation 處購得的 American Elements AL-M-021-P10 μ m 鋁粉；可由位于紐約州奧新寧的Accumet Materials Company處購得的11或12 μ m鍍鋁空心微球體；可由位于西弗吉尼亞柏克來斯普陵的U. S. Silica Company處購得的MIN-U- SIL 15細白炭黑(fine ground silica)；可由位于賓夕法尼亞弗吉谷的Potters Industries, Inc. 處購得的SPHERICEL R110P8空心非泡沫微球體融凝硼硅酸鹽玻璃；可由位于賓夕法尼亞弗吉谷的Potters Industries, Inc.處購得的11微米額定直徑SPheriglass A-Glass 5000 ；可由位于賓夕法尼亞弗吉谷的Potters Industries, he.處購得的 SPHERICEL 60P18至心非泡沫微球體融凝硼硅酸鹽玻璃；可由位于紐約州紐約市的 Prizmalite Industries, Inc.購得的4-5 μ m實心玻璃微球體；以及也可由位于紐約州紐約市的I^rizmalite Industries, Inc.處購得的50 μ m額定直徑的鍍鋁玻璃珠；以及以上的組合。非磁性材料以每100份體積的顆粒組分中有約5至約95分體積非磁性材料的量存在于顆粒組分中。例如，非磁性材料可以以每100份體積的顆粒組分中有約10至約80 分體積非磁性材料的量存在于顆粒組分中。此外，顆組分可以以每100份體積的磁流變組合物中有約20至約80份體積顆粒組分的量存在于磁流變組合物中。例如，顆粒組分可以以每100份體積的磁流變組合物中有約30至約70份(更優(yōu)選地約40至約80份)體積顆粒組分的量存在于磁流變組合物中。出乎意料地，磁流變組合物具有的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. 1至約lOOkPa。 應(yīng)理解的是，磁飽和正常場屈服應(yīng)力總體地隨著磁性材料濃度的上升而上升。例如，參見圖1，對每100份體積磁流變組合物中有約10份體積磁性材料的濃度來說，磁流變材料可具有約IOkPa的正常場屈服應(yīng)力，而磁性材料濃度為每100份體積磁流變組合物中有約45 份體積磁性材料的磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約SOkPa或更高。此外，在每 100份體積磁流變組合物中有約5份至約60份體積磁性材料的磁性材料濃度范圍下，磁流變組合物可具有與其中基本不含有非磁性材料的現(xiàn)有磁流變組合物相比上升了約10%至 90%的磁飽和正常場屈服應(yīng)力。平均而言，在每100份體積磁流變組合物中有約5份至約 60份磁性材料的磁性材料濃度下，磁飽和正常場屈服應(yīng)力與現(xiàn)有磁流變組合物相比上升了約32%。因此，該磁流變組合物與現(xiàn)有磁流變組合物相比展現(xiàn)出了優(yōu)秀的磁飽和正常場屈服應(yīng)力。因此，磁流變組合物允許實現(xiàn)了能開發(fā)出這樣的磁流變器件，該磁流變器件與現(xiàn)有磁流變器件相比對于給定的尺寸具有更高的力容量(force capacity)，或?qū)τ诟〉某叽缇哂邢喈數(shù)牧θ萘?。此外，磁流變組合物的密度可小于5g/cm3。即，在每100份體積磁流變組合物中有約5份至約60份體積磁性材料的磁性材料濃度范圍下，磁流變組合物具有的密度與其中基本不含有非磁性材料的現(xiàn)有磁流變組合物相比下降了約5%至30%。平均而言，在每100份體積磁流變組合物中有約5份至約60份體積磁性材料的磁性材料濃度下的密度與現(xiàn)有磁流變組合物相比下降了約8%至約20%。由于磁流變組合物包括較低濃度的磁性材料， 所以磁流變組合物與現(xiàn)有磁流變組合物相比具有較低的重量和密度。因此，磁流變材料組合物是成本節(jié)約的。此外，磁流變組合物還可包括其他組分，這包括但不限于添加劑和染色劑。但是， 應(yīng)理解的是，磁流變組合物可基本不含有懸浮劑。例如，磁流變組合物可基本不含有氣相白炭黑(fumed silica)。因此，磁流變組合物與現(xiàn)有磁流變組合物相比在不使用懸浮劑的情況下具有較少的顆粒載體介質(zhì)分隔以及較少的顆粒沉淀(particle settling)。還應(yīng)理解的是，磁流變組合物可不同于鐵磁流體(ferrof Iiud)。即，如在本文使用的，鐵磁流體是指液態(tài)懸浮液中的可磁化納米顆粒的混合物，該懸浮于并不單獨用作磁流變流體。當磁流變組合物處于磁場中時，即在“正常場”時，磁流變組合物的粘度通常顯著增加，以使得磁流變組合物表現(xiàn)的更像固體而不是液體。即，當不處于磁場中時，即在“零場”時，顆粒組分可被大致均勻地分布在載體介質(zhì)中。相較而言，當處于磁場中時，即在“正常場”時，顆粒組分可以以平行于磁場、且垂直于流動方向布置的鏈式結(jié)構(gòu)對齊。因此，流動可被阻礙，以使得磁流變組合物表現(xiàn)的像固體一樣。此外，不受限于理論，磁性材料的第一組分的相對較大的平均顆粒尺寸可有助于阻礙磁性材料遷移和/或改變在磁流變材料處于磁場中時形成的鏈式結(jié)構(gòu)的長度。因此， 對給定的磁性材料濃度，包括相對較大體積百分比(與相比第二組分)的第一組分的磁流變組合物與其中包括相對較大體積百分比(與第一組分相比)的第二組分的磁流變組合物相比具有較高的正常場屈服應(yīng)力。換一種說法，對給定的磁性材料濃度，僅包括第一組分磁性材料的磁流變組合物與僅包括第二組分磁性材料的磁流變組合物相比以及與包含的磁性材料中第一組分和第二組分成11重量比的磁流變組合物相比可具有增加的正常場屈服應(yīng)力。例如，對包括每100份體積磁流變組合物中有約30份體積量的磁性材料的磁流變組合物而言，僅包括第一組分磁性材料的磁流變組合物可具有約60至70kPa的正常場屈服應(yīng)力。相較而言，對包括每100份體積磁流變組合物中有約30份體積量的磁性材料的磁流變組合物而言，包含的磁性材料中第一組分和第二組分成1 1重量比的磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力為約50至約60kPa。類似地，對包括每100份體積磁流變組合物中有約30 份體積量的磁性材料的磁流變組合物而言，僅包括第二組分磁性材料的磁流變組合物可具有約40至約50kPa的正常場屈服應(yīng)力。在另一個實施例中，磁流變組合物包括聚-α -烯烴和位于聚-α -烯烴中的顆粒組分。顆粒組分包括羰基鐵粉以及非磁性材料，其中非磁性材料以每100份體積顆粒組分中有約7至約45份體積(諸如約15份體積)非磁性材料的量存在于顆粒組分中。顆粒組分以每100份體積磁流變組合物中有約45份體積顆粒組分的量存在于磁流變組合物中。磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. 1至約lOOkPa。在此實施例中，羰基鐵粉可包括平均顆粒尺寸大于約6μπι的第一組分。此外，第一組分可以以每100份重量的羰基鐵粉中有約60份至約99份重量第一組分的量存在于羰基鐵粉中。
不受限于理論，非磁性材料也可有助于阻礙磁性材料(諸如羰基鐵粉)的遷移和/ 或改變在磁流變組合物處于磁場中時形成的鏈式結(jié)構(gòu)的長度。因此，對給定的羰基鐵粉而言，即對給定的磁性材料、濃度，包括非磁性材料的磁流變組合物與僅包括磁性材料的磁流變組合物相比具有較高的正常場屈服應(yīng)力。例如，對基本不含有非磁性材料且以每100份體積磁流變組合物中有約30份體積羰基鐵粉的量包括羰基鐵粉的磁流變組合物而言，其中第一組分和第二組分以1 1的重量比存在于磁性材料中，磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力為約40kPa。相較而言，對包括羰基鐵粉和非磁性材料兩者的磁流變組合物而言，磁流變組合物可具有大于約40kPa的正常場屈服應(yīng)力。更具體地，且將在下文中更詳細地闡明，對包括每100份體積磁流變組合物中有約30份體積羰基鐵粉以及約15份體積的11微米平均額定直徑玻璃珠的磁流變組合物而言，該磁流變組合物可具有大于約40kPa至約IOOkPa的正常場屈服應(yīng)力。此外，不受限于理論，前述的由非磁性材料提供的正常場屈服應(yīng)力增強可為磁性材料(諸如羰基鐵粉)的顆粒尺寸的函數(shù)。換句話說，對包括非磁性材料和羰基鐵粉兩者的磁流變組合物而言，對于給定的羰基鐵粉濃度，僅包括第一組分磁性材料的磁流變組合物與僅包括第二組分磁性材料的磁流變組合物相比具有增加的正常場屈服應(yīng)力。類似地， 對包括非磁性材料和羰基鐵粉兩者的磁流變組合物而言，對于給定的羰基鐵粉濃度，僅包括第一磁性材料的磁流變組合物與包含的磁性材料中第一組分和第二組分成1 1重量比的磁流變組合物相比具有增加了的正常場屈服應(yīng)力。例如，如上所述，對基本不含有非磁性材料且包括每100份體積磁流變組合物中有約30份體積量的羰基鐵粉的磁流變組合物而言，其中第一組分和第二組分以1 1的重量比存在于磁性材料中，磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力可為約40kPa。相較而言，對每 100份體積磁流變組合物中有約30份體積量的羰基鐵粉以及15份體積量的Ilym額定直徑玻璃珠的磁流變組合物而言，僅包括第一組分羰基鐵粉的磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力可為約60至約70kPa。且對每100份體積的磁流變組合物中有約30份體積量的羰基鐵粉以及15份體積量的Ilym額定直徑玻璃珠的磁流變組合物而言，包括成1 1重量比的第一組分和第二組分羰基鐵粉的磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力可為約50至約60kPa。類似地，對每100份體積的磁流變組合物中有約30份體積量的羰基鐵粉以及15份體積量的 Ilym額定直徑玻璃珠的磁流變組合物而言，僅包括第二組分羰基鐵粉的磁流變組合物的正常場屈服應(yīng)力可為約40至約50KPa。在另一個實施例中，磁流變組合物包括聚-α -烯烴和位于聚-α -烯烴中的顆粒組分。顆粒組分包括羰基鐵粉和平均顆粒尺寸為約9至約13 μ m的非磁性材料。示例性地， 非磁性材料的平均顆粒尺寸可為約11 μ m。不受限于理論，具有平均顆粒尺寸約Ilym的非磁性材料可有助于阻礙磁性材料的遷移和/或改變在磁流變組合物在處于磁場中時形成的鏈式結(jié)構(gòu)的長度。非磁性材料以每100份體積顆粒組分中有約7至約45份體積非磁性材料的量存在于顆粒組分中。此外，顆粒組分以每100份體積磁流變組合物中有約45份體積顆粒組分的量存在于磁流變組合物中。磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. 1 至約 lOOkPa。該磁流變組合物表現(xiàn)出了優(yōu)秀的磁飽和正常場屈服應(yīng)力。此外，該磁流變組合物包括較低濃度的磁性材料，并由此具有比現(xiàn)有的磁流變組合物更低的重量和密度。而且，與現(xiàn)有磁流變組合物相比，該磁流變組合物在不使用懸浮劑的情況下具有較少的顆粒載體介質(zhì)分隔以及較少的顆粒沉淀。因此，本發(fā)明中的磁流變組合物是成本有效的。此外，磁流變組合物允許能開發(fā)出這樣的磁流變器件，其與現(xiàn)有的磁流變器件相比對于給定的尺寸具有更高的力容量或?qū)τ诟〉某叽缒墚a(chǎn)生相當力容量的磁流變器件。示例下列示例旨在示出本發(fā)明，而不意圖被視作以任何方式限制本發(fā)明的范圍。用具有表1中所列配方的組分形成若干種磁流變組合物。更具體地，制備了若干種磁流變組合物，以用于確定由于在磁性材料和介質(zhì)載體中添加非磁性材料而造成的正常場屈服應(yīng)力的范圍增加。具體地，通過根據(jù)下列過程將表1中列出的組分和載體介質(zhì)A混合，而針對實例1-8以及對比實例1-7每一個制備磁流變組合物。為了形對比實例1-7中的磁流變組合物，磁性材料B被緩慢地加入介質(zhì)載體A中， 且使用攪拌混合器混合20至30分鐘。為了形成實例1-8中的磁流變組合物，磁性材料B被緩慢地加入介質(zhì)載體A中，且使用攪拌混合器混合20至30分鐘。產(chǎn)生的混合物額外被攪動至少60分鐘。未涂覆玻璃 C和鍍鋁玻璃D隨后被加入混合物中，且使用攪拌混合器混合，直至最終混合物調(diào)勻。臨使用時，混合物在1升玻璃廣口瓶中用科勒斯?jié){片(Cowles blade)在5000rpm下高剪切力 (high-shear)混合3分鐘。應(yīng)注意，實例1_8中的磁流變組合物被配方為基本不含有氣相白炭黑。表1.磁流變組合物的組成
權(quán)利要求
1.一種磁流變組合物，其包括以下物質(zhì)的混合物介質(zhì)載體；和顆粒組分，其被設(shè)置于所述載體介質(zhì)中，且包括磁性材料；和非磁性材料；其中所述非磁性材料以每100份體積的所述顆粒組分中有約5份至約95份體積非磁性材料的量存在于所述顆粒組分中；其中所述顆粒組分以每100份體積的所述磁流變組合物中有約20份至約80份體積顆粒組分的量存在于所述磁流變組合物中；其中所述磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. 1至約lOOkPa。
2.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中所述磁流變組合物的密度為小于5g/cm3。
3.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中，在每100份體積的所述磁流變組合物中有約5份至約60份體積磁性材料的磁性材料濃度范圍下，所述磁流變組合物與基本不含有所述非磁性材料的現(xiàn)有磁流變組合物相比具有增加了約10%至90%的磁飽和正常場屈服應(yīng)力。
4.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中，在每100份體積的所述磁流變組合物中有約5份至約60份體積磁性材料的磁性材料濃度范圍下，所述磁流變組合物與基本不含有非磁性材料的現(xiàn)有磁流變組合物相比具有減小了約5%至30%的密度。
5.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中所述磁流變材料包括從包括鋁、沙子、玻璃質(zhì)材料、陶瓷及其組合的物質(zhì)組中選出的多個顆粒。
6.如權(quán)利要求5所述的磁流變組合物，其中所述多個顆粒的平均顆粒尺寸為從約 0. 001 至約 100 μ m。
7.如權(quán)利要求5所述的磁流變組合物，其中所述多個顆粒為空心的。
8.如權(quán)利要求5所述的磁流變組合物，其中所述多個顆粒為實心的。
9.如權(quán)利要求5所述的磁流變組合物，其中所述多個顆粒為大致球形的。
10.如權(quán)利要求5所述的磁流變組合物，其中所述多個顆粒被涂覆。
11.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中所述磁性材料包括第一組分和第二組分。
12.如權(quán)利要求11所述的磁流變組合物，其中所述第一組分以每100份重量的所述磁性材料中有約20份至約99份重量第一組分的量存在于所述磁性材料中。
13.如權(quán)利要求11所述的磁流變組合物，其中所述第一組分的平均顆粒尺寸為約6至約 15 μ m。
14.如權(quán)利要求11所述的磁流變組合物，其中所述第二組分的平均顆粒尺寸為約1至約 5 μ m0
15.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中所述載體介質(zhì)從包括水、礦物油、合成油、 碳氫化合物、硅氧油、彈性體、脂肪、凝膠、油脂、酯、聚醚、氟化聚醚、聚乙二醇、氟化烴、鹵化烴、氟化硅樹脂、有機改性硅樹脂、以及共聚物和/或它們的組合的物質(zhì)組中選出。
16.如權(quán)利要求1所述的磁流變組合物，其中所述磁流變組合物基本不含有懸浮劑。
17.—種磁流變組合物，其包括以下物質(zhì)的混合物聚-α-烯烴；和顆粒組分，其被設(shè)置在所述聚-α -烯烴中，且包括 羰基鐵粉；和非磁性材料；其中所述非磁性材料以每100份體積的所述顆粒組分中有約7份至約45份體積非磁性材料的量存在于所述顆粒組分中；其中所述顆粒組分以每100份體積的所述磁流變組合物中有約40份至約55份體積顆粒組分的量存在于所述磁流變組合物中；其中所述磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. 1至約lOOkPa。
18.如權(quán)利要求17所述的磁流變組合物，其中所述羰基鐵粉包括平均顆粒尺寸大于約 6μπι的第一組分。
19.如權(quán)利要求18所述的磁流變組合物，其中所述第一組分以每100份重量的所述羰基鐵粉中有約60份至約99份重量第一組分的量存在于所述羰基鐵粉中。
20.一種磁流變組合物，其包括以下物質(zhì)的混合物 聚-α-烯烴；和顆粒組分，其被設(shè)置在所述聚-α -烯烴中，且包括 羰基鐵粉；和非磁性材料，其平均顆粒尺寸為約9至約13 μ m ；其中所述非磁性材料以每100份體積的所述顆粒組分中有約7份至約45份體積非磁性材料的量存在于所述顆粒組分中；其中所述顆粒組分以每100份體積的所述磁流變組合物中有約45份體積顆粒組分的數(shù)量存在于所述磁流變組合物中；其中所述磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0. 1至約lOOkPa。
全文摘要
磁流變組合物包括載體介質(zhì)以及被設(shè)置所述載體介質(zhì)中的顆粒組分。顆粒組分包括磁性材料以及非磁性材料。非磁性材料以每100份體積的顆粒組分中有約5份至約95份非磁性材料的量存在于所述顆粒組分中。顆粒組分以每100份體積的磁流變組合物中有約20份至約80份顆粒組分的量存在于所述磁流變組合物中。磁流變組合物的磁飽和正常場屈服應(yīng)力為約0.1至約100kPa。
文檔編號H01F1/44GK102349117SQ201080011208
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者J.C.烏里克尼, K.S.斯納威利, M.A.戈爾登, P.馬魯爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司