一种耐高温磁流变液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能材料领域，具体涉及一种适用于车辆减振、传动、制动的稳定、耐高温的磁流变液及其制备方法。
【背景技术】
[0002]磁流变液(Magetorheological Fluids，MRF)是一种新型智能材料。它是由易磁化颗粒(微米级)分散在基液中而形成的稳定悬浮液，其物理及流变性能随外加磁场发生变化，呈现连续、迅速、可逆、精确可控的优良特性。磁流变液器件正广泛应用于汽车工业、航空航天、机械制造、土木工程、医疗等行业。在土木工程中磁流变液器件用于预防地震时，沉降稳定性是磁流变液的关键因素之一;磁流变液器件用于汽车减振、离合器、刹车时，由于磁流变液器件必然长期处于工作状态，因而磁流变液器件中电磁线圈的长期充电将会产生大量热量并传递给磁流变液，导致磁流变液温度升高；同样，磁流变液器件工作时，磁流变液与器件壁和活动部件之间的磨擦、磁性粒子之间的摩擦，也会产生大量热量，同样会导致磁流变液温度升高。对于目前现有的磁流变液，温度升高均会导致其屈服应力大幅下降，严重影响磁流变液器件的正常工作，也给磁流变液器件的控制造成很大困难，严重时，会造成磁流变液器件失效。温度升高导致磁流变液屈服应力下降的问题，严重制约着磁流变液在很多领域的工程应用，如汽车领域的磁流变液刹车、磁流变液离合器等;如果能有效地提高磁流变液的抗热程度，解决由于温度升高而大幅降低磁流变液屈服应力的难题，将会大大拓宽磁流变液的应用范围。
[0003]目前，制备磁流变液采用的基液为硅油、乙二醇、矿物油、水等，这些基液随着温度升高，挥发度和膨胀率会越来越大，导致磁流变液组成发生变化，最直接的结果是屈服应力急剧下降，磁流变液稳定性下降，使得磁流变液器件工作效果下降，严重的可能导致磁流变液器件工作失效。如基液为水时，水基磁流变液的工作温度只能在0°C?100°C范围内，实际上工作温度应该控制在0°c?70°C范围之内；常用的基液二甲基硅油，沸点135?220°C，闪点为155?300°C且，随着温度升高，特别是当温度高于100°C后，有小分子分解，产生气相，体积膨胀等问题，导致磁流变液屈服应力无规律变化，严重影响磁流变液的流变特性和磁流变效应的发挥和控制，甚至损伤磁流变器件导致其完全失效，因此硅油基磁流变液的最高工作温度只能在100?130°C。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种耐高温磁流变液及其制备方法。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种耐高温磁流变液，各组分按重量百分比计为:高温导热油基液10%?30%，磺化聚苯乙稀改性微米磁性粒子50%?85%，纳米磁性粒子0.5%?10%，磺化聚苯乙稀
0.1%?10%，添加剂0.1%?5%。
[0007]上述方案中，所述高温导热油为联苯-联苯醚导热油、烷基联苯醚导热油、烷基苯型导热油、烷基联苯型导热油和烷基萘型导热油中的一种或几种。
[0008]上述方案中，所述磺化聚苯乙稀(SPS)改性微米磁性粒子是由磺化聚苯乙稀(SPS)接枝在铁微米粒子、氧化铁微米粒子、四氧化三铁微米粒子、羰基铁微米粒子或铁钴合金微米粒子的表面形成的复合磁性微米粒子。其中微米粒子的粒径范围在I Um?50um O
[0009]上述方案中，所述磺化聚苯乙烯的分子量为50?200KDa，磺化度为10%?60%。
[0010]上述方案中，所述纳米磁性粒子的粒径为50nm?500nm。
[0011]上述方案中，所述纳米磁性粒子为铁纳米粒子、羰基铁纳米粒子、氧化铁纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子或铁钴合金纳米粒子。
[0012]上述方案中，所述添加剂包括抗氧剂和耐磨剂，所述抗氧化剂为N-苯基-α-萘胺、二苯胺、Ν，Ν-二仲丁基对苯二胺、受阻酚抗氧剂264，Ν-异丙基-N苯基对苯二胺(4010ΝΑ)、或Τ504硫化烷基酚;所述耐磨剂为亚磷酸二正丁酯、丁基异辛基磷酸十二胺盐、二烷基二硫代磷酸锌、苯并噻唑、苯并三噻唑、或甲基苯并三噻唑。
[0013]上述耐高温磁流变液的制备方法，包括如下步骤:
[0014](I)制备磺化聚苯乙烯改性微米磁性粒子:将磺化聚苯乙烯(SPS)溶于四氢呋喃中，调节混合溶液的pH至9?13，充分搅拌后向其中加入磁性微米粒子，维持搅拌并在氮气保护下进行表面改性反应，反应结束后，磁分离得到改性粒子，所述改性粒子经洗涤，真空干燥后即为磺化聚苯乙烯改性羰基铁磁性粒子；
[0015](2)按各组分配比称取高温导热油基液、磺化聚苯乙烯、添加剂，将高温导热油基液、磺化聚苯乙烯和添加剂混合均匀，在室温下高速乳化后，得到均匀乳液A;
[0016](3)称取磺化聚苯乙烯改性微米磁性粒子，加入到步骤(2)所述的均匀乳液A中，混合均匀，再在室温下高速乳化、分散均匀后，得到磁流变液。
[0017]上述方案中，步骤(I)所述磺化聚苯乙稀与磁性微米粒子的质量比为I?10:90?99 ο
[0018]上述方案中，步骤(I)所述表面改性反应的温度为20°C?60°C，时间为1h?50h。
[0019]上述方案中，步骤(I)所述真空干燥的温度为60°C?80°C，时间为12h?24h。
[0020]上述方案中，步骤(2)所述乳化的时间为3h?5h，步骤(3)所述乳化的时间为3h?
5h0
[0021]本发明的有益效果如下:(1)本发明所述磁流变液是以耐高温的高温导热油为基液，所述高温导热油的使用温度最高可达到约300°C?400°C，粘度在1cP?300cP，具有化学性质稳定、低热膨胀系数等特点；本发明采用表面改性的方法在磁性微米粒子表面接枝尚分子化合物，有效提尚了磁性粒子与基液的相容性以及磁性粒子在基液中的沉降稳定性；同时，本发明还通过添加抗氧化剂、耐磨剂，有效提高了磁流变液的抗氧化性、耐磨性和稳定性；(2)本发明所述制备方法操作简单、成本低廉，所述耐高温磁流变液具有耐高温、低沉降、低零场粘度等特点，同时具有优良的磁流变性能，适用于航天、汽车、机械、土木建筑结构、精密加工、医疗卫生等领域。
【附图说明】
[0022]图1为实施例1制备的耐高温磁流变液与对比同浓度硅油基磁流变液在150°C下静置72h的沉降状态照片，其中:MRFI为实施例1所制备的磁流变液的沉降状态;CMRFI为对比硅油基磁流变液的的沉降状态。
[0023]图2为实施例2制备的耐高温磁流变液与对比同浓度硅油基磁流变液在150°C下静置72h的沉降状态照片，其中:MRF2为实施例2所制备的磁流变液的沉降状态;CMRF2为对比硅油基磁流变液的的沉降状态。
[0024]图3为实施例3制备的耐高温磁流变液与对比同浓度硅油基磁流变液在150°C下静置72h的沉降状态照片，其中:MRF3为实施例3所制备的磁流变液的沉降状态;CMRF3为对比硅油基磁流变液的的沉降状态。
[0025]图4为实施例4制备的耐高温磁流变液与对比同浓度硅油基磁流变液在150°C下静置72h的沉降状态照片，其中:MRF4为实施例4所制备的磁流变液的沉降状态;CMRF4为对比硅油基磁流变液的的沉降状态。
[0026]图5为实施例5制备的耐高温磁流变液与对比同浓度硅油基磁流变液在150°C下静置72h的沉降状态照片，其中:MRF5为实施例5所制备的磁流变液的沉降状态;CMRF5为对比硅油基磁流变液的的沉降状态。
[0027]图6为实施例6制备的耐高温磁流变液与对比同浓度硅油基磁流变液在150°C下静置72h的沉降状态照片，其中:MRF6为实施例6所制备的磁流变液的沉降状态;CMRF6为对比硅油基磁流变液的的沉降状态。
[0028]图7为磁流变液剪切粘度随温度的变化曲线，其中:MRF2为实施例2所制备的磁流变液粘度随温度的变化曲线;MRF3为实施例3所制备的磁流变液粘度随温度的变化曲线；MRF4为实施例4所制备的磁流变液粘度随温度的变化曲线。
【具体实施方式】
[0029]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0030]实施例1
[0031 ] —种耐高温磁流变液，通过如下方法制备得到:
[0032](I)将10g(6.7%)分子量为100?200KDa、磺化度为20%的磺化聚苯乙烯(SPS)溶于50g( 33.3 % )的四氢呋喃中，然后滴加NaOH溶液调节混合溶液的pH = 9?10，充分搅拌均匀后，向其中加入90g(60% )平均粒径为30um的羰基铁粉微米