专利名称：：一种磁流体复合基液的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种混合后在磁场作用下具有高稳定性能的功能材料——磁流体，尤其是一种制备磁流体的复合基液。
背景技术：
：磁流体作为一种具有强度高、黏度低(〈1.0Pa.S)、能量需求小、工作温度范围宽(-40150°C)、温度稳定性好(变化率<10%)、对现有液压系统兼容性好的智能材料。在磁场作用下，能够在瞬间由牛顿流体变为剪切屈服应力较髙的黏塑性体，直到固体，响应快(0.1lms)，且这种转变具有连续、可控、可逆等特点，可实现无级变化。由其制成的可调阻尼器结构简单，无须特殊加工，无相对运动部件、无金属之间的撞击、工作平稳可靠，动态范围大，耐久性好，阻尼力大，可实现对阻尼振动的主动实时控制。磁流体作为新型阻尼减振、降噪材料在机械设备中的应用，无疑会使得机械设备、仪器的精度指标得到提高。磁流体的基本组成是将微米级的磁性微颗粒悬浮于适当的液体载体(基液)中。在正常情况下，磁流体像一般的液压油一样具有自由流动性，而在施加磁场作用后，磁性颗粒在外部场的作用下获得一个双极子力矩形成平行于外部场的线性链。宏观表现为悬浮颗粒固化，抑制液体流动。液体的屈服应力增大，其增加的幅度与外部施加的磁场的大小相关，这种现象称之为流变效应。一般的磁流体都含有20%40%(体积百分比)的高纯度的铁磁性微粒，如羰基铁。铁磁性微粒悬浮在矿物油、人造油、水或者乙二醇中，并加入添加剂用于防止沉淀，促进微粒的悬浮，增加润滑，改变粘弹性以及减轻磨损。磁流体的屈服应力与悬浮微粒的饱和磁场的平方成正比，因此，对悬浮微粒的最重要的特性就是有较大的磁饱和强度。磁饱和强度最大的微粒是铁钴合金，它的磁饱和度能达到2.4tesla,但是由于其价格昂贵而难以普及应用。实际中应用最多的微颗粒是纯铁粉，它的磁饱和度为2.15tesla，其他的金属、合金以及氧化物的磁饱和度都要比铁粉的磁饱和度低，因此很少用来制作磁流体。磁性颗粒的直径约为35ym，这是由于若颗粒直径太大，则不容易悬浮，颗粒直径越小当然越容易悬浮，但是制作工艺难以达到。作为磁流体的基液，必须是一种性能稳定、不导电、不导磁的液体，其零场粘度、密度和温度特性是它的主要性能指标，故基液应满足低粘度、高沸点、低凝固点、相对较高的密度、具备极高的击穿磁场、化学稳定性好、耐腐蚀、无毒无异味、价格低廉等特点。现有技术配制磁流体的基液一般采用硅油类如甲基硅油等，但单一硅油制的基液其性能往往无法满足磁流体对基液的要求。因此必须考虑采用复合基液来兼顾单一基液无法满足的性能。
发明内容本发明的目的在于针对单一硅油基液的性能无法满足磁流体对基液要求的缺陷，提供一种性能稳定、不导电、不导磁、具有粘度适中且随温度变化小、化学稳定性好的磁流体复合基液。本发明的目的通过以下技术方案实现一种磁流体复合基液，其特征在于该复合基液由符合密度要求的原料混合搅拌而成，其各成份的配比按体积百分比处理为氟化硅油50~90%二甲基硅油10~50%矿物油010°/。。所述的配成复合基液的氟化硅油、二甲基硅油、矿物油的密度分别为1240±5kg/m3、969±5kg/m3、883±5kg/m3。与现有技术相比，本发明以氟化硅油、二甲基硅油和矿物油按一定的密度要求、按体积百分比混合经搅拌配制而成复合基液，该复合基液具有不导电、不导磁、粘度适中、高沸点、低凝固点、化学稳定性好、耐腐无毒、价格低廉等特点，以该复合基液为载液，配制而成的磁流体的性能①磁流体的温度稳定性，主要研究不同温度下磁流体温度的变化，以及最高、最低的范围，表1磁流体16(TC高温处理结果<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表2磁流体的时间稳定性参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表l和图l、图2可知，通过对温度对磁流体的静态屈服应力的影响，研究表面在-4(TC150'C内受温度的影响很小，磁流体的温度稳定性还表现在高温后磁流体是否能及时回复，能回复的状态及回复后的性能参数。②磁流体的时间稳定性，即沉降稳定性，主要研究不同时间下磁流体性能的变化，主要考察有无沉降，沉降率的大小，从表2可知，在2160小时内，磁流体无沉降、结块、团聚、分层等现象产生，最终观察在3个月后仍未见明显的沉降与分层现象，从时间上看，该磁流体的时间稳定性是好的。③磁流体的凝聚稳定性，磁流体是一种两相或多相悬浮体系，只有当固体微粒均匀地分散在基液中，并且其均匀程度不随时间的变化而变化时，磁流体才具有优异的工作性能，但由于磁性颗粒在加入到液相中之前，一般处于团聚状态，在摩擦和冲击等机械力作用下，颗粒表面积累了大量的正电荷或负电荷，这些电荷互相吸引而导致颗粒的团聚，微米级颗粒的表面能高，处于不稳定的状态，具体可通过团聚来降低表面能，同时由于微粒小造成微粒之间的范德华力已经无法忽略，颗粒之间的氢键和吸附湿桥也具有使颗粒之间团聚的倾向。因此，制备磁流体时表面活性添加剂是必不可少的添加组分。图1为以本发明复合基液制成的磁流体温度稳定性测试工艺示意图。图2为以本发明复合基液制成的磁流体温度稳定性示意图(温度与沉降率关系图)。具体实施例方式磁流体的基液因单一硅油基液其性能往往无法满足磁流体对基液的要求，这时就要采用复合基液来兼顾单一基液无法满足的性能。如采用具有抗腐蚀、自润滑、比碳氢化合物更佳的绝缘性能、高密度、高的使用温度等特点的氟碳化合物——氟化硅油与甲基硅油的复合基液，以提高磁流变性能及磁流体的稳定性，获得良好的综合性能。本发明所采用的制备磁流体基液的原料介绍如下①氟化硅油简称D3F——三氟丙基甲基环三硅氧烷(C12H21F903Si3)外观低于3(TC为无色结晶固体含量99.5%沸点239'C熔点35.2°C密度(P30)g/cm3:1.240土0.0050熔点35.2'C沸点239'C其分子式为CH30卩3G卩3CH2=CH—Si—[Q~Si]n—0~Si~CH=CH2CH3C2H4CH3CF33，3，3-三氟丙烯(CF3-CH=CH2，简称TFP)还可以和甲基二氯硅烷进行加成反应得到甲基二氯硅院水解后縮合还可以得到羟基氟硅油。羟基氟硅油不仅具有耐高低温、耐燃油性能，而且由于大量硅羟基的存在又很大的化学活泼性，从而使它的用途十分广。②二甲基硅油具有优良的耐热、耐氧化、耐低温性，可在-50°C+180°C温度范围内长期使用；抗剪切性强，为一般矿物油的20倍以上的压縮性，是理想的液体弹簧；温粘系数低、低蒸汽压、低表面张力、良好的增水性和润滑性；优异的电气特性，耐击穿电压高、耐电弧、耐电晕、介电耗小；还具有透光性好和对人体无毒害作用等优点。作防震阻尼用油。广泛用于仪表、缓冲阻尼器、冲击缓冲器、汽车内燃机中扭转震动防震器、超负荷继电器的断路器、电路切断器中的缓冲器液体，汽车、飞机用电流表、速度计等中的防震吸收油。用本品作液体弹簧，容积小、重量轻，可在很广泛的温度范围内承受很大的冲击力，可作飞机或导弹超落架的振动吸收剂。其分子式如下CH3厂CH3--1CH3CH「Si—0~Ui~Ol~Si~CH3CH3LCH3-」CH3英文名1，3，5-Trimethyl-l，3，5-tris(3，3，3-trifluoropropyl)cyclotrisiloxane别名1，3，5-三甲基-1,3，5-三(3,3，3-三氟丙基)环三硅氧烷；D3F分子式d2H^F903Si3分子量468.54沸点99。C(3mmHg);135°C(22mmHg)熔点3035密度1.24(30°C)③矿物油密度随温度和压力而变化，但其变动值很小，可认为其为常数，一般矿物油系液压油在20°C时密度约为850卯0kg/m3左右。实施例1:按体积百分比取氟化硅油80%+二甲基硅油20%，其中氟化硅油的密度为1240kg/m3、二甲基硅油的密度为969kg/m3,制成的1号复合基液密度为1180kg/m3。实施例2:按体积百分比取氟化硅油60%+二甲基硅油40%，其中氟化硅油与二甲基硅油的密度同实施例1，制成的2号复合基液密度为1120kg/m3。实施例3:按体积百分比取氟化硅油80%+二甲基硅油10%+矿物油10%，其中氟化硅油与二甲基硅油的密度同实施例1、矿物油密度为883kg/m3,制成的3号复合基液密度为1175kg/m3。权利要求1、一种磁流体复合基液，其特征在于该复合基液由符合密度要求的原料混合搅拌而成，其各成份的配比按体积百分比处理为氟化硅油50～90％二甲基硅油10～50％矿物油0～10％。2、根据权利要求1所述的一种磁流体复合基液，其特征在于所述的配成复合基液的氟化硅油、二甲基硅油、矿物油的密度分别为1240±5kg/m3、969±5kg/m3、883±5kg/m3。全文摘要本发明涉及一种磁流体复合基液，其成份包括氟化硅油、二甲基硅油和矿物油，在符合密度要求条件下按体积百分比混合搅拌而成氟化硅油50～90％、二甲基硅油10～50％、矿物油0～10％，配比基液的氟化硅油、二甲基硅油、矿物油的密度要求分别为1240±5kg/m<sup>3</sup>、969±5kg/m<sup>3</sup>、883±5kg/m<sup>3</sup>。本发明基液具有不导电、不导磁、粘度适中、高沸点、低凝固点、化学稳定性好、耐腐无毒、价格低廉等特点，以该复合基液为载液，配制而成的磁流体具有温度稳定性好、沉降稳定性好、凝聚稳定性好等特点。文档编号H01F1/44GK101521075SQ200810122249公开日2009年9月2日申请日期2008年11月6日优先权日2008年11月6日发明者敏吴,周宇松,松纪,谭锁奎,逯庆国,郭红燕申请人:中国兵器工业第五二研究所