[发明专利]一种双分散磁流变液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双分散磁流变液，包括：分散相和分散介质，所述分散相分散与分散介质中，所述分散相包括羰基铁粉和纤维状凹凸棒石‑四氧化三铁复合颗粒，所述四氧化三铁原位生长在纤维状凹凸棒石上。该双分散磁流变液具有较好的抗沉积率，且具有较好的力学性能。本发明还提供了双分散磁流变液的制备方法。该方法简单、高效。

技术领域

本发明属于磁流变液技术领域，具体涉及一种双分散磁流变液及其制备方法。

背景技术

磁流变液是由微米级可磁化颗粒均匀分散在特定载体母液和添加剂中所形成的特殊悬浮体系.在外加磁场作用下，表现出非牛顿流体的特性,在毫秒级时间内从自由流动的液体转变为半固体甚至固体,呈现出强烈的可控流变特性，磁流变液是由磁性颗粒(分散相)与基础液体(分散液)混合而成的复杂流体。

磁性颗粒:制备MRF的软磁性颗粒,一般有羰基铁粉、Fe3O4、钴粉、铁钴合金及镍锌合金、复合软磁性颗粒等。磁流变液的分散颗粒包括磁性颗粒和非磁性颗粒两种,形状主要是微米和纳米级的球形椭球形、柱形、哑铃形、正六边形颗粒。①磁性颗粒主要含有Fe₃O₄、Fe₃N、Fe、Co、Ni等微粒,铁钴合金磁饱和度最大,达到2.4T,实际应用最多的是羰基铁粉和纯铁粉,其磁饱和度大约为2.1T；②非磁性颗粒主要有聚合物颗粒和无机非金属颗粒,如聚苯乙烯和硅石颗粒。

基础液体(分散液)：基液是软磁性颗粒所能悬浮的连续媒介,是磁流变液的重要组成成分。如合成油、矿物油、水等液体都可以作为载液。胶体作为载液,制备出一种磁流变弹性体。以聚合胶体为载液制备出了一种磁流变聚合胶体。

在磁场作用下磁性颗粒形成链或柱状结构使得悬浮液可发生类似液体-固体的转变磁流变液，这种流变性能连续可调、快速响应(几毫秒)和可逆转变的奇特性质，使其成为最佳的软硬程度可调的智能材料。利用磁流变液可以实现机电一体化的智能控制，用于制造阻尼系统、减震降噪系统、机电耦合控制、机器人部件和康复器材，等等。

磁性颗粒作为磁流变液的重要组成部分，其形貌、尺寸、结构和磁性能直接影响着磁流变液的综合性能。目前使用最多的磁性颗粒多为商用的羰基铁粉磁性材料，虽然羰基铁粉磁性材料拥有非常出众的力学性能，但由于其密度较大导致磁流变液的沉降稳定性较差，限制了羰基铁粉磁流变液的性能发挥和实际应用。

因此，亟需设计和开发具有不同形貌和结构的新型磁性复合颗粒来避免磁流变液的抗沉积率较低，力学性能较低的问题。

发明内容

本发明提供一种双分散磁流变液，该双分散磁流变液具有较好的抗沉积率，且具有较好的力学性能。

一种双分散磁流变液，包括：分散相和分散介质，所述分散相分散于分散介质中，所述分散相包括羰基铁粉和纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒两种材料，所述四氧化三铁原位生长在纤维状凹凸棒石上。

首先利用纤维状凹凸棒石表面孔洞吸附四氧化三铁前驱体-铁的氢氧化物，然后通过所述纤维状凹凸棒石表面的羟基，使得铁的氢氧化物在纤维状凹凸棒石表面原位生长、晶化得到纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒。

所述的分散介质为甲基硅油和/或羟基硅油。

所述的分散相之一羰基铁粉在双分散磁流变液中的含量为20～40vol％，所述的分散相之二纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒在双分散磁流变液中的含量为1～3vol％。

分散相-羰基铁粉的作用是使所述的双分散磁流变液具有较高的磁流变屈服应力，分散相-纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒的作用是大幅改善所述的双分散磁流变液的悬浮稳定性，并进一步优化所述的双分散磁流变液的悬浮稳定性的屈服应力。

所述的纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒中凹凸棒石与四氧化三铁的质量比为1:0.2～2。