[发明专利]一种再分散性优越的磁流变液及其湿式制备方法

说明书

技术领域

本发明属于智能材料与功能材料领域，涉及一种磁流变液及其制备方法，具体涉及一种再分散性优越的磁流变液及其湿式制备方法。

背景技术

磁流变液(Magnetorheological Fluid,简称MRF)是一种在磁场作用下能够快速、可逆地由流动性良好的牛顿流体转变为高黏度、低流动性的Bingham弹塑性体的智能材料。由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种性能优良、用途广泛的智能材料，在汽车、机械、航空航天、建筑、医疗等领域具有广阔的应用前景。

但是磁流变液的诸多性能如沉降稳定性、零场粘度、剪切屈服强度并不稳定，导致磁流变液尚未达到理想工程应用程度。其中沉降稳定性是制约磁流变液应用的一个主要因素。围绕改善磁流变液沉降稳定性，不同的学者进行了大量研究。主要包括改变磁流变液添加剂，改变颗粒表面形貌等。其中通过对颗粒进行包覆可较为明显的提高磁流变液的沉降稳定性。但是在进行颗粒包覆时，研究者大多是对含有铁粉的包覆物溶液进行烘干、蒸发，并研磨，从而制备出包覆后的铁粉颗粒。然而由于高分子包覆物在冷却到室温过程中通常会凝结成块，而制备磁流变液所需的1-10微米级的磁性颗粒通常通过煅烧获取，普通的机械研磨无法将结块后的大颗粒分散到原来的微米级，以致最终制备出的磁流变液中含有大块的铁颗粒，易结块团聚，其沉降稳定性和再分散性变差。

因此，提供一种可避免产生大块铁颗粒的磁流变液的制备方法成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种再分散性优越的磁流变液的湿式制备方法，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，缩短了制备时间和劳动力，从而提高磁流变液的沉降稳定性和再分散性。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述方法制备的磁流变液。

为了实现上述目的，本发明提供一种再分散性优越的磁流变液的制备方法，包括如下步骤：

1)将包覆材料以水或乙醇或4％苯酚水溶液为溶剂浸泡2-4h，混合均匀，制成质量分数为1％-10％的包覆材料溶液；

使用水或4％苯酚水溶液为溶剂溶解包覆材料时可以采取加热(60-80℃)20-40min的方式促进包覆材料的溶解。

2)在包覆材料溶液中加入羰基铁粉，在胶体磨中搅拌2h，使羰基铁粉均匀分布在包覆材料溶液中，其中；

3)将含羰基铁粉的包覆材料溶液取出并盛于烧杯中室温条件下静置24h；

4)去除含羰基铁粉的包覆材料溶液的上层清液，此时剩下仅含少量包覆材料溶液的包覆后的羰基铁粉；

5)将载液、添加剂混合均匀，加入胶体磨中搅拌20-30min；

6)将步骤4)制成的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2h-4h，制成磁流变液。

其中，所述包覆材料溶液与羰基铁粉与载液与添加剂的质量比为100:(65-85):(14.5-34.5):(0.5-6)。

优选地，所述羰基铁粉D₅₀为1-10μm，优选D₅₀为2.5μm。

优选地，所述包覆材料为聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、正硅酸乙酯(TEOS)、甲醛丙烯酸甲酯(MMA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或天然多糖大分子。

其中，不溶包覆材料根据理化性质不同可使用不同溶剂分散，如所述聚乙烯醇使用水为溶剂，聚甲基丙烯酸甲酯使用4％的苯酚水溶液为溶剂，正硅酸乙酯使用乙醇为溶剂、甲醛丙烯酸甲酯使用乙醇为溶剂、聚乙烯醇缩丁醛使用乙醇为溶剂、天然多糖大分子使用水为溶剂。

优选地，所述载液为合成矿物油、甲基硅油、乙基硅油或聚α‐烯烃，所述合成矿物油优选为汽车用减震液。

其中，所述添加剂包含表面活性剂、再分散剂，还可以进一步加入抗氧化剂。

优选地，所述表面活性剂为油酸、硬脂酸及其盐、磺酸盐(或酯)、单油酸丙三醇、吐温80、硅烷偶联剂、OP乳化剂、亚油酸氟醚酸、硅烷偶联剂、苯氧基十一烷、超细无定形硅胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、有机黏土、含氢键的低聚物中的一种、两种或三种。

所述再分散剂为超细无定形硅胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、有机黏土、含氢键的低聚物、石墨的一种、两种或三种。

所述抗氧化剂优选为亚硝酸盐，如亚硝酸钠、亚硝酸钾等。

使用时不同添加剂以等质量分数加入。