[发明专利]一种基于磁性有机凝胶的磁流变液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于磁性有机凝胶的磁流变液，其包括羰基铁粉和磁性有机凝胶，羰基铁粉在磁性有机凝胶中的体积分数为20~30vol%；所述磁性有机凝胶包括载液和搭载纳米Fe₃O₄的无机黏土颗粒，所述搭载纳米Fe₃O₄的无机黏土颗粒在磁性有机凝胶中的质量分数为10~30wt%。其具备较高的屈服应力、较宽的磁致调节范围和优良的悬浮稳定性，综合性能好。本发明还公开了该基于磁性有机凝胶的磁流变液的制备方法，其制备方法操作简单，成本低，能够广泛应用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及磁流变技术，具体涉及一种基于磁性有机凝胶的磁流变液及其制备方法。

背景技术

磁流变液是一种新型智能材料，具有明显的磁响应特征和磁流变效应，即在磁场的作用下磁流变液丧失流动性，甚至体现出类固体的特征，而一旦外磁场撤去，磁流变液又会立刻恢复到自由流动状态，这种变化过程是极其迅速(毫秒级)、可逆且可控的。随着应用领域地不断拓展，要求磁流变液具有更优的性能，一方面要具有更明显的磁流变效应，体现出更高的屈服应力和更宽的磁致调节范围，另一方面又必须具有较好的悬浮稳定性。

在实际应用中，包括铁磁性颗粒改性、使用添加剂等多种方式被用于制备高性能磁流变液，磁流变液的流变性能和悬浮稳定性大大提升。然而，大量研究结果也表明，磁流变液的流变性能和悬浮稳定性较难统一，制备同时具有优良磁流变性能和悬浮稳定性能的高性能磁流变液仍是一个待解决的问题，这极大地制约了磁流变技术的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁性有机凝胶的磁流变液及其制备方法，其具备较高的屈服应力、较宽的磁致调节范围和优良的悬浮稳定性，综合性能好，制备方法操作简单，成本低，能够广泛应用于工业化生产。

本发明所述的基于磁性有机凝胶的磁流变液，其包括羰基铁粉和磁性有机凝胶，羰基铁粉在磁性有机凝胶中的体积分数为20~30vol%；所述磁性有机凝胶包括载液和搭载纳米Fe₃O₄的无机黏土颗粒，所述搭载纳米Fe₃O₄的无机黏土颗粒在磁性有机凝胶中的质量分数为10~30wt%。

进一步，所述载液为硅油、矿物油或聚α烯烃中的一种。

进一步，所述羰基铁粉中的铁元素含量高于97.5%，平均粒径为2~10μm，密度为7.9g/mL。

进一步，所述搭载纳米Fe₃O₄的无机黏土颗粒的制备方法包括如下步骤：

1）将无机黏土投入稀盐酸中活化，搅拌22~26h后进行离心处理，取沉淀物；当无机黏土阳离子置换能力较高时，无需使用稀盐酸进行活化处理，洗净后直接投入FeCl₃溶液中；

2）将步骤1）得到的沉淀物投入FeCl₃溶液中，机械搅拌22~26h，得到混合液；

3）将步骤2得到的混合液进行离心处理，去除上清液，重复该步骤直至上清液澄清无色，得到沉淀物；

4）将步骤3）得到的沉淀物投入FeSO₄溶液中，得到混合液，添加氨水调节混合液PH值至9-10；

5）将步骤4）得到的混合液在氮气气氛下加热至80±5℃，反应3~6h，然后冷凝回流；

6）将步骤5）冷凝回流得到的混合液进行离心处理，去除上清液后得到青黑色颗粒，干燥后得到搭载纳米Fe₃O₄的无机黏土颗粒。