[发明专利]一种能增强磁流变效应的羰基铁粉及其制备的磁流变液

说明书

技术领域

本发明属于智能材料设计与制备技术领域，具体涉及磁流变液制备及添加剂应用技术。

背景技术

磁流变效应，即在外加磁场作用下其黏性、塑性等流变特性将发生显著变化，而且这种转变是瞬间的、可逆的，呈现可控的剪切屈服强度。磁流变液的结构和力学行为，尤其是磁场作用下的结构和力学行为，一直是该领域的研究热点和重点，也是其有效应用所必需解决的关键性问题，多年来科学界和工程界均在为此努力。

磁流变液的磁致屈服应力，代表其固化强度的大小，具有重要的工程意义，是评价这种材料性能的主要指标之一。目前大多数磁流变液的零场粘度较高、稳定性能不理想。为增大磁流变效应，通常采用粘度较高的载液以及提高磁性颗粒体积百分比浓度，这使得磁流变液的零场粘度增大，限制了磁流变液在某些场合的应用，如磁流变液制动器在未施加磁场时要求摩擦阻力尽量小。在相同磁场强度和剪应变率下，基于高磁化强度的铁合金颗粒的磁流变液，其力学强度越大。但是这种高磁饱和强度的合金材料，制备成本较高，不利于推广应用。Tang等人【J.C.Ulicny;K.S.Snavely;M.A.Golden;D.J.Klingenberg.Enhancing magnetorheology with nonmagnetizable particles.Appl.Phys.Lett.2010,96,231903-231903-3】通过压缩磁场作用下的磁流变液，测得静态屈服应力高达800kpa，然而这种技术可能并不适用于多数磁流变器件。

有商业前景的磁流变液是既能对中等强度磁场有高的屈服应力，又能保持良好稳定性的液体。本发明申请人在研究中发现，使用二元酸作为添加剂可有效的增强磁流变效应以及改善磁流变液的沉降稳定性，并且制备工艺简单，成本低，因而可以被用来产生低密度、高效能的磁流变液。

发明内容

本发明的目的在于是提供一种能增强磁流变效应的羰基铁粉，进而提供一种高效稳定的磁流变液及其制备方法，该羰基铁粉以二元酸作为添加剂，有效地提高了磁流变液的屈服应力和沉降稳定性。

本发明的技术方案：

本发明的目的之一是提供一种磁流变液用羰基铁粉，所述羰基铁粉是采用二元酸按以下步骤进行表面处理而获得：

步骤1、将羰基铁粉干燥，除去表面的吸附水，所述羰基铁粉平均粒径为1-5μm，呈球形分布，纯度为99.9%；

步骤2、将二元酸按羰基铁粉质量的0.2%～2.5%加入到异丙醇中，搅拌均匀，溶解稀释后得到混合液，所述的二元酸是二聚酸、二聚亚油酸、十二烷二酸的一种或多种的组合；

步骤3、将干燥的羰基铁粉加入到步骤2得到的混合液中，搅拌均匀后超声波分散，得到悬浮液；

步骤4、将步骤3中得到的悬浮液装入球磨罐中，再加入氧化锆磨球，混合物料与磨球的质量比为1：（3～5），磨好后将球液分离；

步骤5、将步骤4中得到的悬浮液置于真空干燥箱中干燥，干燥后将所得的块状固体研磨成粉即得表面处理后的羰基铁粉。

在制备以上磁流变液用羰基铁粉时，步骤1干燥羰基铁粉的真空度为-0.1～0.2MPa，温度为70～100℃，时间12～16h。步骤5步骤5中干燥的真空度为-0.1～0.2MPa，温度60～80℃，时间6～9h。步骤3中超声波分散时间为15～30min。步骤4中，加入氧化锆的直径为5～15mm，最好为10mm，球磨转速250～600rpm，最好为300rpm，时间6～8h。

本发明目的之二是提供采用以上的羰基铁粉制备的磁流变液，其由下述组分按质量百分比组成：

经表面处理的羰基铁粉：55%～89%

基础油：10%～42%

触变剂：0.5%～1.5%

润滑添加剂：0.5%～1.5%

所述基础油为甲基硅油、矿物油；

所述触变剂为纳米二氧化硅、高岭土粉末或有机粘土；

所述润滑添加剂是石墨，二硫化钼，氮化硼，聚四氟乙烯，硬脂酸，月桂酸或油酸中的一种或多种的组合。

制备步骤为：

步骤1、将触变剂按磁流变液总质量的0.5%～1.5%加入基础油中，搅拌均匀后超声波分散，得到混合液；

步骤2、将润滑添加剂按磁流变液总质量的0.5%～1.0%加入到步骤1得到的混合液中，搅拌均匀后超声波分散，得到混合液；

步骤3、将表面处理后的羰基铁粉加入到步骤2得到的混合液中，搅拌均匀后超声波分散，得到悬浮液；