專利名稱：磁流變液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁流變液，特別涉及一種耐久型磁流變液。
背景技術(shù)：
磁流變液作為一種智能型可控流體材料，主要由懸浮相、懸浮介質(zhì)和添加劑組成，因其表觀粘度在外加磁場(chǎng)下可實(shí)現(xiàn)可控連續(xù)變化，既由極低粘度在極短時(shí)間內(nèi)變?yōu)楦哒扯?，產(chǎn)生阻尼作用，且該變化可逆，因而在電子控制和機(jī)械領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如各類阻尼器、減震器、離合器、光學(xué)玻璃智能拋光等。磁流變液懸浮相粒徑較大，一般為1.0-100.0μm，且密度是懸浮介質(zhì)的5-8倍，因此克服因密度差造成的沉降及團(tuán)聚問題，提高磁流變液的使用穩(wěn)定性尤為重要，目前解決磁流變液抗沉降團(tuán)聚問題的方法主要是通過添加表面活性劑或懸浮劑對(duì)懸浮相粒子表面進(jìn)行兩親性處理，提高磁流變液分散度，使用的添加劑一般以陰離子表面活性劑居多，這類添加劑對(duì)提高磁流變液的抗團(tuán)聚穩(wěn)定性有一定作用，但其抗沉降效果不好，通過添加觸變劑可以解決磁流變液的抗沉降性能，如二氧化硅，但由于二氧化硅在磁流變液中的用量較大時(shí)才能有效防沉，這樣易造成磁流變液零場(chǎng)粘度的增大而影響使用。磁流變液潤(rùn)滑減磨性能也是實(shí)際應(yīng)用中必須解決的問題，潤(rùn)滑減磨性能好壞對(duì)磁流變液的使用壽命有直接影響。中國(guó)專利公開號(hào)CN1414075，
公開日2003年4月30日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“穩(wěn)定型磁流變液及其制備方法”，該申請(qǐng)案公開了一種穩(wěn)定型磁流變液，由懸浮相、載液、無(wú)機(jī)觸變劑、表面活性劑組成，雖然具有抗沉降效果好、穩(wěn)定的特點(diǎn)，但該磁流變液潤(rùn)滑減磨的性能不好，使用壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，特提供一種具有良好的抗沉降團(tuán)聚穩(wěn)定性能，較低的零場(chǎng)粘度，同時(shí)具良好潤(rùn)滑減磨性能的磁流變液。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種磁流變液，是由粒徑為(0.1～50)μm的羰基鐵粉磁性懸浮相、礦物油載液、粒徑為(0.05～100)μm有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑、表面活性劑，固體潤(rùn)滑劑組成，其重量百分比為羰基鐵粉磁性懸浮相47.5％～83.5％礦物油載液15.3％～42.5％有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑 0.5％～5.0％表面活性劑0.1％～2.0％固體潤(rùn)滑劑0.1％～4.0％。
所述的潤(rùn)滑劑選自Zn3(PO4)2、Ag2SO4、MoS2、石墨、氟化石墨、固體脂肪酸以及它們的混合物。所述的潤(rùn)滑劑優(yōu)選石墨、MoS2以及它們的混合物。所述的表面活性劑選自偶聯(lián)劑、羧酸有機(jī)胺鹽、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸鹽、烷基羥乙基羧酸銨鹽、聚乙二醇、抗靜電劑SN、T154分散劑以及它們的混合物。所述的表面活性劑優(yōu)選羧酸有機(jī)胺鹽、抗靜電劑SN、T154分散劑以及它們的混合物。
本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)先對(duì)懸浮相羰基鐵粉粒子進(jìn)行表面凈化和活化處理，按重量百分比稱取羰基鐵粉、表面活性劑裝入球磨罐中，再稱取相當(dāng)于羰基鐵粉20％～50％重量的乙醇或異丙醇裝入球磨罐中，球磨半小時(shí)，球磨線速度不小于125m/min.，再將球磨后混合液于70～100℃真空干燥箱內(nèi)烘干，真空度為-0.1Mpa，烘干時(shí)間5～8小時(shí)，驅(qū)除乙醇或異丙醇。然后按重量百分比稱取其它各組分機(jī)械攪拌、混合均勻，在(60～80)℃的水浴中超聲分散20分鐘、再用高速乳化分散機(jī)在8000～10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下高速乳化分散5～10分鐘，然后用球磨機(jī)球磨分散6～20小時(shí)，即得磁流變液。
固體潤(rùn)滑劑通過物理和化學(xué)吸附方式附著在懸浮相粒子表面形成潤(rùn)滑膜，可以改善磁流變液的潤(rùn)滑減磨性能；觸變劑主要用來(lái)改善磁流變液的抗沉降穩(wěn)定性，選用粒度為納米級(jí)或微米級(jí)的有機(jī)膨潤(rùn)土作觸變劑更加有效的提高了磁流變液抗沉降團(tuán)聚穩(wěn)定性。有機(jī)膨潤(rùn)土與表面活性劑復(fù)合使用制備的磁流變液既具有良好的抗沉降性能，同時(shí)也具有較低的零場(chǎng)粘度。
本發(fā)明的磁流變液具有以下優(yōu)點(diǎn)固體潤(rùn)滑劑的使用可大大改善磁流變液的潤(rùn)滑減磨性能，提高磁流變液的使用壽命，用該方法制備的磁流變液經(jīng)200萬(wàn)次振動(dòng)試驗(yàn)后仍能滿足實(shí)際使用要求；納米(nm)級(jí)或微米(μm)級(jí)有機(jī)膨潤(rùn)土作觸變劑有效提高了磁流變液抗沉降團(tuán)聚穩(wěn)定性，該磁流變液在一個(gè)月內(nèi)無(wú)沉降或稍有分層，沉淀物松軟無(wú)板結(jié)，且在弱磁場(chǎng)下即能快速起??；有機(jī)膨潤(rùn)土與一種或幾種表面活性劑復(fù)合使用制備的磁流變液不但具有良好的抗沉降穩(wěn)定性，同時(shí)還具有較低的零場(chǎng)粘度，η0一般小于1000mPa.s(γ＝7～80/s)，在5000Gs磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力為50～70kPa。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明實(shí)施例1先對(duì)懸浮相羰基鐵粉粒子進(jìn)行表面凈化和活化處理稱量粒徑為(1.0～30)μm的羰基鐵粉1900克、烷基胺活性劑(DA-50，上海長(zhǎng)風(fēng)化工廠生產(chǎn))18g，異丙醇550g裝入球磨罐中球磨半小時(shí)，球磨線速度不小于125m/min，再將球磨混合液于95℃真空干燥箱中烘干，真空度為-0.1Mpa，驅(qū)除異丙醇。
稱量上述經(jīng)表面處理的羰基鐵粉191.8克，變壓器油55.0g，置于容積為300ml的不銹鋼罐內(nèi)，機(jī)械攪拌均勻，在(60～80)℃水浴中超聲分散20分鐘，稱量固體潤(rùn)滑劑MoS24.8克，有機(jī)膨潤(rùn)土5.0克，加入球磨罐，機(jī)械球磨，球磨線速度不小于125m/min，再用高速乳化分散機(jī)在8000～10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下高速乳化分散10分鐘，再球磨14小時(shí)既得磁流變液。該磁流變液室溫零場(chǎng)粘度為2.0Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力為60.0kPa，無(wú)明顯沉降和板結(jié)。
該磁流變液用于重慶大學(xué)汽車智能減震器200萬(wàn)次振動(dòng)試驗(yàn)后仍能滿足汽車減震器的正常工作需要，無(wú)稠化現(xiàn)象發(fā)生。
實(shí)施例2稱量粒徑為(1.0～30)μm的羰基鐵粉2165.7克、烷基胺活性劑(DA-50，上海長(zhǎng)風(fēng)化工廠生產(chǎn))20.4g，異丙醇600g裝入球磨罐中球磨半小時(shí)，球磨線速度不小于125m/min，再將球磨混合液于95℃真空干燥箱中烘干，真空度為-0.1Mpa，驅(qū)除異丙醇。
稱量上述經(jīng)表面處理的羰基鐵粉1534.4克，變壓器油540g，置于1000ml塑料罐內(nèi)，機(jī)械攪拌均勻，在60～80℃水浴中超聲分散20分鐘，第一次高速乳化分散；然后稱量有機(jī)膨潤(rùn)土24.0克加入，第二次高速乳化分散；加入MoS27.0克，機(jī)械攪拌均勻，置于球磨機(jī)上球磨，線速度不小于125m/min，球磨8小時(shí)。該磁流變液室溫零場(chǎng)粘度為1.6Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力為53.0kPa，無(wú)明顯沉降和板結(jié)。
實(shí)施例3在例2中第二次高速乳化分散后加入十二酸二乙醇酰胺5.05g(0.24％wt.)，其余組分、配比及工藝同例2。樣品室溫零場(chǎng)粘度為0.9Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力為70.0kPa，無(wú)明顯沉降和板結(jié)。該磁流變液用于河南西川汽車減震器廠生產(chǎn)的磁流變汽車減振器臺(tái)架試驗(yàn)，能滿足300萬(wàn)次振動(dòng)試驗(yàn)要求。
實(shí)施例4把例3中的十二酸二乙醇酰胺改成抗靜電劑SN5.26g(0.25％wt.)，其余組分和配入量、工藝均相同。樣品零場(chǎng)為1.2Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力為64.0kPa，無(wú)明顯沉降和板結(jié)。
實(shí)施例5在例2中第二次高速乳化分散后加入T154分散劑4.84g(0.23％wt.)和抗靜電劑SN5.05g(0.24％wt.)，其余組分和配入量、工藝均相同。樣品零場(chǎng)粘度為0.6Pa.s(γ＝7/s)，5000Gs磁場(chǎng)下剪切應(yīng)力為62.0kPa，無(wú)明顯沉降和板結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種磁流變液，其特征在于所述的磁流變液是由粒徑為(0.1～50)μm的羰基鐵粉磁性懸浮相、礦物油載液、粒徑為(0.05～100)μm有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑、表面活性劑，固體潤(rùn)滑劑組成，其重量百分比為羰基鐵粉磁性懸浮相 47.5％～83.5％礦物油載液 15.3％～42.5％有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑0.5％～5.0％表面活性劑 0.1％～2.0％固體潤(rùn)滑劑 0.1％～4.0％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液其特征在于所述的固體潤(rùn)滑劑選自Zn3(PO4)、Ag2SO4、MoS2、石墨、氟化石墨、固體脂肪酸以及它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁流變液其特征在于所述的固體潤(rùn)滑劑選自石墨、MoS2以及它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液其特征在于所述的表面活性劑選自偶聯(lián)劑、羧酸有機(jī)胺鹽、烷基胺磷酸酯、烷氧基硫代磷酸鹽、烷基羥乙基羧酸銨鹽、聚乙二醇、抗靜電劑SN、T154分散劑以及它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁流變液其特征在于所述的表面活性劑選自羧酸有機(jī)胺鹽、抗靜電劑SN、T154分散劑以及它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁流變液，具有良好的抗沉降團(tuán)聚穩(wěn)定性能，較低的零場(chǎng)粘度，同時(shí)具良好潤(rùn)滑減磨性能，它是由粒徑為(0.1～50)μm的羰基鐵粉磁性懸浮相、礦物油載液、粒徑為(0.05～100)μm有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑、表面活性劑，固體潤(rùn)滑劑組成，其重量百分比為羰基鐵粉磁性懸浮相47.5％～83.5％、礦物油載液15.3％～42.5％、有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑0.5％～5.0％、表面活性劑0.1％～2.0％、固體潤(rùn)滑劑0.1％～4.0％。固體潤(rùn)滑劑通過物理和化學(xué)吸附方式附著在懸浮相粒子表面形成潤(rùn)滑膜，可以改善磁流變液的潤(rùn)滑減磨性能；該磁流變液在一個(gè)月內(nèi)無(wú)沉降或稍有分層，沉淀物松軟無(wú)板結(jié)，且在弱磁場(chǎng)下即能快速起浮。
文檔編號(hào)H01F1/44GK1632891SQ200410081618
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月25日
發(fā)明者張平, 劉奇, 唐龍 申請(qǐng)人:重慶儀表材料研究所