专利名称：天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能材料，特别是一种所含的磁性粉体为表面包覆了天然多糖大分子的复合磁性粉体的磁流变液。
背景技术：
磁流变液(或称磁流变体)是一种新型功能材料，它具有流变性能随磁场变化而可逆变化的特性，在阻尼、减振、定位等众多领域具有很好的应用前景。磁流变液一般由分散介质、磁性粒子和添加剂组成。分散介质一般是水、硅油、烃油等液体，其密度与磁性粒子相比要小得多，所以，如果长期静置，磁性粒子在分散介质中非常容易产生沉降并发生板结，从而导致磁流变液的磁流变特性变弱。因此，需要提高磁流变液的沉降稳定性和摇溶性至满足实际应用的需求。同时，也需要不断改进磁性粒子的性能，使磁流变液的磁性响应能力提高，能够在磁场作用下表现出更强的效应。
从目前的报道来看，人们比较注重改善磁流变液的沉降稳定性，所采用的方法有添加表面活性剂、添加触变剂、在磁性粉体表面包覆高分子、添加摇溶剂等。单纯添加表面活性剂或触变剂虽然能够提高磁流变液的沉降稳定性，但是难以同时改善磁流变液的摇溶性能。因此往往在体系中同时添加表面活性剂、触变剂、摇溶剂，这样就增加了制备工艺的复杂性和原料成本，而且会影响体系的磁流变效应，长时间放置后的稳定性也并不好。在磁性粉体表面包覆合成高分子的方法比较容易控制，对沉降稳定性的提高效果也不错，但大多数由于包覆层厚度过厚，导致效应降低明显。方晨等在“Effect of green additive-Guar gum on the properties ofMagnetorheological fluid(绿色添加剂瓜尔豆胶对磁流变液的性能影响)”Smart Materials and Structure，2005，1一文中采用瓜尔豆胶这种天然多糖大分子与羰基铁粉、硅油一同球磨，瓜尔豆胶与羰基铁粉在球磨过程中不断摩擦碰撞，而在羰基铁粉的粒子上包覆上一层瓜尔豆胶，从而得到了瓜尔豆胶包覆的羰基铁粉的磁流变液，其沉降稳定性和摇溶性良好，磁流变效应却没有受到影响。但是这种方法需要长时间的球磨，而且包覆的效果还不够理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有磁流变液的不足，从而提供一种制备方法简单，性能稳定，效果优良，成本低廉，绿色环保的天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流体。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液，其特征在于组成成分及其重量百分比为磁性粒子，35-94％；分散介质，5-60％；天然多糖大分子，0.1-10％；其他添加剂，0-10％。
本发明的上述技术问题还可以进一步完善，作为优选，所述的磁性粒子优先选用羰基铁粉，磁性粒子在磁流变液中的重量百分含量优选为45-80％。所述的磁性粒子为任何具有磁流变性能的固体颗粒，特别是具有顺磁性、超顺磁性、铁磁性的粒子。
作为优选，所述的分散介质优先选用硅油，分散介质在磁流变液中的重量百分比含量优选为15-50％。所述的分散介质是非极性、低挥发、不含水份的有机液体，如各种硅油、矿物油、液压油、二脂类有机液体、植物油等中的一种或几种混合物。本发明优先选用的硅油，其室温粘度为10-500mPa.S，优选为10mPa.S。
作为优选，所述的天然多糖大分子在磁流变液的中的重量百分比含量优选为0.5-2％。所述的天然多糖大分子为所有天然生成的有机高分子及其衍生物，如瓜尔豆胶、甲壳素、壳聚糖、阿拉伯胶等，可以是粉体或溶液状态，也可以是薄膜或者其他块体物质。
作为优选，所述的其他添加剂为表面活性剂或纳米或微米级无机触变性添加剂中的一种或几种的混合物，其他添加剂在磁流变液中的重量百分比含量优选为0.5-2％。所述的其他添加剂包括油酸、聚乙二醇、硅烷偶联剂等各种表面活性剂中的一种或几种的混合物，以及纳米或微米级无机膨润土、二氧化硅、氧化铝粉体、氧化铝纤维等无机触变性添加剂中的一种或几种的混合物。本发明根据需要可以在体系中加入少量其他添加剂，也可以不加。
一种天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液的制备方法，其特征在于
将天然多糖大分子溶解，配成一定浓度的水溶液；将磁性粉体与天然多糖大分子水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系；在磁性粉体与天然多糖大分子的悬浮液中逐步加入乙醇等沉淀剂，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到复合粉体；将分散介质、复合粉体和其他添加剂混合均匀制备得到磁流变液。
本发明采用两步法，首先在磁性粉体表面均匀包覆上天然多糖大分子膜，然后将得到的复合磁性粉体与非水分散介质相混合，制备得到包覆效果好，磁流变液的效应也可能得到增强等综合性能优良的磁流变液，还解决了目前其他各种制备方法的制备时间长、成本高的问题。
本发明的有益效果磁流变液体系制备简单，不需要长时间的球磨；采用天然多糖大分子为粉体包覆材料，解决沉降和摇溶问题，环境相容性好，综合性能优良，尤其是通过磁性粒子的表面包覆，体系的磁流变效应得到增强。
另外，除了瓜尔豆胶以外，其他的壳聚糖、阿拉伯胶、葡聚糖等各种天然多糖大分子都可以作为包覆用的物质，因此还可以通过改变天然多糖大分子的种类降低成本，调节性能。
具体实施例方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例一羰基铁粉35％，分散介质201型二甲基硅油(粘度10mPa.S)60％，瓜尔豆胶0.1％，白碳黑4.9％。将瓜尔豆胶溶解，配成1％的水溶液，将羰基铁粉与瓜尔豆胶水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到瓜尔豆胶包覆羰基铁粉复合粉体，将硅油、复合粉体和白碳黑混合均匀制备得到磁流变液。
实施例二四氧化三铁粉体94％，分散介质变压器油(粘度80mPa.S)5％，阿拉伯胶粉1％。将瓜尔豆胶溶解，配成5％的水溶液，将羰基铁粉与阿拉伯胶水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到阿拉伯胶包覆四氧化三铁粉体，将变压器油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例三钡铁氧体64.5％，分散介质氢基硅油(粘度100mPa.S)32.5％，刺槐豆胶3.0％。将刺槐豆胶溶解，配成10％的水溶液，将羰基铁粉与刺槐豆胶水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到刺槐豆胶包覆钡铁氧体粉体，将氢基硅油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例四羰基铁粉50.0％，分散介质201型二甲基硅油(粘度200mPa.S)35.0％，瓜尔豆胶粉10.0％，碳酸钙粉体5.0％。将瓜尔豆胶溶解，配成1％的水溶液，将羰基铁粉与瓜尔豆胶水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到瓜尔豆胶包覆钡铁氧体粉体，将二甲基硅油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例五羰基铁粉60.0％，分散介质201型二甲基硅油(粘度10mPa.S)25.0％，黄原胶粉5.0％，氧化铝粉体10.0％。将黄原胶粉溶解，配成10％的水溶液，将羰基铁粉与黄原胶粉水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到黄原胶粉包覆钡铁氧体粉体，将二甲基硅油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例六羰基铁粉35％，分散介质201型二甲基硅油(粘度10mPa.S)20％，分散介质201型二甲基硅油(粘度100mPa.S)40％，瓜尔豆胶0.3％，纳米二氧化硅粉体4.7％。将瓜尔豆胶溶解，配成1％的水溶液，将羰基铁粉与瓜尔豆胶水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到瓜尔豆胶包覆羰基铁粉复合粉体，将混合硅油、复合粉体和纳米二氧化硅粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例七四氧化三铁粉体94％，分散介质大豆油(粘度80mPa.S)5％，水溶性壳聚糖粉体1％。将壳聚糖粉溶解，配成5％的水溶液，将羰基铁粉与壳聚糖水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到壳聚糖包覆四氧化三铁粉体，将大豆油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例八羰基铁粉68％，分散介质花生油(粘度100mPa.S)30％，50％脱乙酰度的甲壳素2.0％。将甲壳素溶解，配成3％的水溶液，将羰基铁粉与甲壳素水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到甲壳素包覆钡铁氧体粉体，将花生油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例九羰基铁粉50.0％，分散介质201型二甲基硅油(粘度200mPa.S)35.0％，瓜尔豆胶粉10.0％，碳酸钙粉体5.0％。将瓜尔豆胶溶解，配成1％的水溶液，将羰基铁粉与瓜尔豆胶水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到瓜尔豆胶包覆钡铁氧体粉体，将二甲基硅油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
实施例十羰基铁粉60.0％，分散介质201型二甲基硅油(粘度10mPa.S)25.0％，花生油(粘度100mPa.S)10.0％，黄原胶粉5.0％。将黄原胶粉溶解，配成10％的水溶液，将羰基铁粉与黄原胶粉水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系，逐步加入乙醇，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到黄原胶粉包覆钡铁氧体粉体，将二甲基硅油、花生油、复合粉体混合均匀制备得到磁流变液。
权利要求
1.一种天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液，其特征在于组成成分及其重量百分比为磁性粒子，35-94％；分散介质，5-60％；天然多糖大分子，0.1-10％；其他添加剂，0-10％。
2.根据权利要求1所述的天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液，其特征在于所述的磁性粒子为羰基铁粉，磁性粒子在磁流变液中的重量百分含量为45-80％。
3.根据权利要求1所述的天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液，其特征在于所述的分散介质为硅油，分散介质在磁流变液中的重量百分比含量为15-50％。
4.根据权利要求1所述的天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液，其特征在于所述的天然多糖大分子在磁流变液中的重量百分比含量为0.5-2％。
5.根据权利要求1所述的天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液，其特征在于所述的其他添加剂为表面活性剂或纳米或微米级无机触变性添加剂中的一种或几种混合物，其他添加剂在磁流变液的中的重量百分比含量为0.5-2％。
6.一种天然多糖大分子复合磁性粉体的磁流变液的制备方法，其特征在于a.将天然多糖大分子溶解，配成一定浓度的水溶液；b.将磁性粉体与天然多糖大分子水溶液充分混合均匀，形成悬浮体系；c.在磁性粉体与天然多糖大分子的悬浮液中逐步加入乙醇等沉淀剂，完成大分子对磁性粉体的包覆，过滤烘干，粉碎得到复合粉体；d.将分散介质、复合粉体和其他添加剂混合均匀制备得到磁流变液。
全文摘要
本发明公开了一种所含的磁性粉体为表面包覆了天然多糖大分子的复合磁性粉体的磁流变液。其组成成分及重量百分比为磁性粒子35－94％；分散介质5－60％；天然多糖大分子0.1－10％；其他添加剂0－10％。本发明的有益效果是磁流变液体系制备简单，不需要长时间的球磨，采用天然多糖大分子为粉体包覆材料，解决沉降和摇溶问题，环境相容性好，体系的磁流变效应得到增强。
文档编号H01F1/00GK1805077SQ200510049380
公开日2006年7月19日 申请日期2005年3月16日 优先权日2005年3月16日
发明者陈刚, 吴卫平, 刘志信 申请人:宁波经济技术开发区晶格新材料开发有限公司