[发明专利]一种适于大规模化生产的改性磁性粒子、磁流变液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种适于大规模化生产的改性磁性粒子、磁流变液及其制备方法和应用。首先将包覆材料与溶剂混合，得到混合溶液；然后将混合溶液与磁性粒子混合后，进行喷雾干燥，即可得到所述改性磁性粒子。所述磁流变液包括如下重量份数的组分：改性磁性粒子40～90份、基载油10～50份、触变剂0.1～5份和添加剂0.1～5份；所述改性磁性粒子采用如上方法制备得到。所述磁流变液的制备方法包括如下步骤：将基载油和触变剂混合后，向其中加入改性磁性粒子并混合，然后将其与添加剂混合，即可制得所述磁流变液。本发明提供的磁流变液具有较低的零场黏度、较好的流动性和抗磨损性以及较低的沉降率，可用于制备磁流变减振器。

技术领域

本发明属于智能材料与功能材料技术领域，具体涉及一种适于大规模化生产的改性磁性粒子、磁流变液及其制备方法和应用。

背景技术

磁流变液简称MRF，是一种在外加磁场作用下流变特性发生显著变化的智能材料，是将微米尺寸的磁性粒子分散于母液中构成的悬浮液。在未施加磁场的条件下，磁流变液呈现近似牛顿流体的特性；在外界施加磁场的条件下，磁流变液中的磁性粒子在基载液中沿磁力线的方向有序排列，阻碍液体的流动，呈现Herschel/Buckley流体特性。利用磁流变液的流变特性，将其与机械、控制系统结合，制成磁流变减振器，可广泛的应用于车辆、飞机、建筑、桥梁的振动冲击控制，也可用于车辆离合器、制动器、材料表面抛光等领域。

磁流变液由磁性粒子和基载液组成属于固液体系，由于磁性粒子的密度比基载液的密度大很多，所以磁流变液长时间静置很难避免固体颗粒发生聚集和沉降，形成固体沉降层。因此，如何降低磁流变液长时间静置的沉降率，同时具有低零场黏度、流动性好、摩擦磨损性能优异的性能，成为需要解决的技术难题。

CN101445762A公开了羰基铁/PMMA复合磁性颗粒基磁流变液的制备方法。所述制备方法为将甲基丙烯酸甲酯、羰基铁粉、蒸馏水与十二烷基磺酸钠按一定比例加入反应容器中，反应容器保持温度在一定范围内，在惰性保护气氛下，边搅拌边将引发剂过硫酸铵缓慢滴加到反应体系中引发反应，并将蒸发的甲基丙烯酸甲酯冷凝回流至反应体系中；反应持续数小时；反应产物用蒸馏水、乙醇洗涤数次，磁分离，真空干燥得羰基铁/聚甲基丙烯酸甲酯复合磁性颗粒。由羰基铁/PMMA复合磁性颗粒制备的磁流变液呈现极好的抗沉降性能。但是该技术方案工艺较复杂，反应时间较长，只适合少量磁性粒子的包覆，不能满足磁流变液大批量生产需求。

CN106952705A公开了一种再分散性优越的磁流变液及其湿法制备方法。制备方法包括：首先进行磁性颗粒的包覆、然后将载液、添加剂混合均匀，加入胶体磨中搅拌，最后将仅含少量包覆材料溶液的包覆后的羰基铁粉加入胶体磨中，搅拌制成磁流变液。该技术方案提供的湿法制备方法虽然可以避免使用烘干再研磨的步骤，从而不会形成包覆后的大颗粒团聚磁性颗粒，但是该技术方案制备包覆磁性粒子的过程中未进行溶剂脱除，会导致部分溶剂进入磁流变液体系，溶剂的存在会一定程度影响磁流变液性能。

CN103897789A公开了高分子复合磁性粉体的磁流变液及其制备方法，所述磁流变液由复合磁性粉体、载液和触变剂组成，所述复合磁性粉体为聚芳醚砜类高分子包覆后的磁性粉体。磁流变液制备过程是，首先通过溶剂蒸发干燥法并研磨制得复合磁性粉体，然后通过搅拌混合载液和触变剂，加入所述复合磁性粉体，通过超声和搅拌制备出均匀分散的特种工程高分子复合磁性粉体的磁流变液。该技术方案制备得到的磁流变液虽然具有较低的沉降率，但是制备复合磁性粒子的过程需要进行粉碎研磨，而粉碎研磨制备的复合磁性粒子与原始磁性粒子相比，形状和粒径均会有明显变化，且粉碎研磨制备的复合磁性粒子会存在与原始磁性粒子数量级差异的大颗粒，由此制备得到的磁流变液的综合性能较差。

因此，如何提供一种具有低零场黏度、流动性好、摩擦磨损性能优异、沉降率低，且制备方法简单，同时适用于大规模化生产的磁流变液，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容