专利名称：一种稳定型磁流变液的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能材料技术领域，具体涉及一种沉降稳定性，化学稳定性和再分散性 能良好，且成本相对较低的磁流变液。
背景技术：
磁流变液是由磁性颗粒均匀分散在载液中而成的悬浮体系，该体系可根据外加磁场 的改变发生从牛顿流体迅速转化为类固体状态的可逆变化，并伴随相应的物理化学性能 的改变，表现出可控的流变性能。自从磁流变液在20世纪40年代由J. Rabinow首先发 现后，基于其可控的磁流变性能，这种智能材料被广泛应用在工程器件中用以实现对振 动的智能控制。迄今以开发出的实用器件有磁流变减振器、磁流变制动阀、磁流变离合 器、磁流变阻尼器、磁流变抛光器等，应用前景非常广阔。不过由于磁流变液是一种悬 浮体系，该体系中磁性颗粒于悬浮介质存在较大的密度差，从而导致磁性颗粒在载液中 沉降，甚至板结，严重影响到磁流变液的沉降稳定性，化学稳定性和再分散性能，这就 严重影响到磁流变液在各种磁流变器件中的稳定性，并限制其在工程器械中的大规模使 用。基于这一考虑，解决磁流变液的稳定性和再分散性能对磁流变液的实际应用至关重 要。
由于磁流变液的实用性，目前关于磁流变液的研究工作很多，主要分为两大类，一 类是修饰磁性颗粒，如专利200410067824.7在碳纳米管表面包裹一层Fe304以制备磁性 复合颗粒的方法，和专利200410060854.5报道的一种在磁性金属表面包覆无机氧化物层 的磁性复合颗粒的制备方法等；另一类是加入表面活性剂、触变剂、抗氧化剂等添加剂 以改变载液的组分，如专利200510134250.5将晶态的还原羰基铁和非晶态的铁基软磁合 金作为添加剂加入磁流变液中以改善其稳定性和磁流变性能。
发明内容
为了解决磁流变液的稳定性和再分散性问题，本发明提供一种长时间存放后依然能 保持良好的稳定性和磁流变性能的稳定型磁流变液。 具体的技术解决方案如下
一种稳定型磁流变液包括下列体积比的原料羰基铁粉15-40% 表面活性剂0.5-10%
甲基硅油50-75%
添加剂0.5-10%;
所述表面活性剂为硬脂酸、油酸和吐温；
所述添加剂为氧化硅和膨润土。
所述表面活性剂的用量如下
硬脂酸用量为0.1-3%，油酸用量为0.2-3%，吐温用量为0.2-4%。 所述添加剂的用量如下
氧化硅用量为0.25-5%,膨润土用量为0.25-5%。
本发明配方中加入的表面活性剂可以在磁性颗粒羰基铁粉表面形成一层保护膜薄 层，在一定程度上起到防止颗粒粘连、团聚、板结的作用；氧化硅的加入有效提高了颗 粒的耐磨性；膨润土可以在该磁流变液体系中形成网络结构，有效防止磁性颗粒沉降， 而当外加磁场使磁流变液发生磁流变效应时，该网络结构又能在瞬间被破坏，从而不会 影响到磁流变液的磁流变性能及其可控的丌关特性。本发明磁流变液24h沉降量小于5 %， 140h沉降量不大于15%，将其存放两年以上，仍未出现板结，且表现出如同新制 时一样的磁流变性能。
图1为动态剪切应力与剪切应变率关系图，
图2为无外加磁场时塑性粘度与剪切率的关系图，
图3为剪切应力与磁场强度关系图，
图4为不同磁场下剪切应力与体积分数关系图，
图5为温度对零场粘度影响图，
图6为温度对动态剪切应力影响图。
具体实施例方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1:
取下列体积分数的原料 羰基铁粉15%;表面活性剂0.5%，其中硬脂酸0.1%，油酸0.2%，吐温0.2%; 甲基硅油74.5%，
添加剂10%，其中氧化硅5%，膨润土5%。 磁流变液配制操作步骤如下
(1) 将上述原料逐量加入玛瑙球磨罐中，放入若干玛瑙球，在较低速度下开始研 磨，旨在将加入的原料混合；待所加入的原料完全混合后，逐量加入剩余的原料，低速 研磨，直至全部原料加入球磨罐中。
(2) 加完所有原料后，保持球磨机在稳定状态，低速球磨数小时。
(3) 将球磨罐中磁流变液取出，清k玛瑙球、玛瑙罐。
本发明磁流变液在测定范围内，剪切应变率变化对剪切应力的影响较小，且磁场强 度越大，剪切应变率对剪切应力的影响越小，见图l;在无外加磁场条件下，该磁流变 液呈现出较低的塑性黏度，小于5Pis，见图2;随着磁场强度增加，剪切应力增加，当 磁场强度为500mT时，剪切应力可达25kPa，见图3;随着Fe体积分数和磁场强度增 加，剪切应力增加，见图4;在10 — 8(TC温度范围内，该磁流变液初始黏度随温度升高 而下降，见图5;在10 — 8(TC温度范围内，温度改变对该磁流变液的动态剪切应力影响 很小，可见该磁流变液在10—8(TC温度范围内均可呈现稳定的动态剪切应力，见图6。
本发明所制备的磁流变液表现出极佳的稳定性和再分散性能。磁流变液24h沉降量 小于5%， 140h沉降量不大于15X，将其存放两年以上，仍未出现板结，且表现出如同 新制时一样的磁流变性能。该磁流变液在外加磁场为500mT时，剪切应力可达25kPa。
实施例2:
取下列体积分数的原料
■羰基铁粉20%;
表面活性剂1%，其中硬脂酸0.3%，油酸0.3%，吐温0.4%;
甲基硅油74%;
添加剂5%，其中氧化硅2.5%，膨润土2.5%。
其它同实施例1。
实施例3:
取下列体积分数的原料-羰基铁粉25%;
表面活性剂2%，其中硬脂酸0.6%，油酸0.6%，吐温0.8%;基硅油70%;
添加剂3%，其*氧化硅1.5%，膨润土1.5%。 其它同实施例l。
实施例4:
取下列体积分数的原料 羰基铁粉30%;
表面活性剂3%，其中硬脂酸1%，油酸1%，吐温1%; 甲基硅油65%;
添加剂2%，其中氧化硅1%，膨润土1%。 其它同实施例1。 实施例5:
取下列体积分数的原料 羰基铁粉35%;
表面活性剂5%，其中硬脂酸1%，油酸2%，吐温2%; 甲基硅油59%;
添加剂1%，其中氧化硅0.5%，膨润土0.5%。 其它同实施例1。 实施例6:
取下列体积分数的原料 羰基铁粉40%;
表面活性剂10%,其中硬脂酸3%，油酸3%，吐温4%; 甲基硅油49.5%;
添加剂0.5%，其中氧化硅0.25%,膨润土0.25%。
其它同实施例1。
权利要求
1、一种稳定型磁流变液，其特征在于包括下列体积比的原料羰基铁粉15-40％表面活性剂0. 5-10％甲基硅油50-75％添加剂0. 5-10％；所述表面活性剂为硬脂酸、油酸和吐温；所述添加剂为氧化硅和膨润土。
2、 根据权利要求1所述的一种稳定型磁流变液，其特征在于所述表面活性剂的 用量如下硬脂酸用量为0.1-3%，油酸用量为0.2-3%，吐温用量为0.2-4%。
3、 根据权利要求1所述的一种稳定型磁流变液，其特征在于所述添加剂的用量 如下氧化硅用量为0.25-5%，膨润土用量为0.25-5%。
全文摘要
本发明涉及一种稳定型磁流变液，解决了磁流变液的稳定性和再分散性问题。本发明稳定型磁流变液包括下列体积比的原料羰基铁粉15-40％、表面活性剂0.5-10％、甲基硅油50-75％、添加剂0.5-10％，将上述原料混合均匀即可。所述表面活性剂为硬脂酸或油酸或吐温。所述添加剂为氧化硅或膨润土。本发明所制备的磁流变液表现出极佳的稳定性和再分散性能。磁流变液24h沉降量小于5％，140h沉降量不大于15％，将其存放两年以上，仍未出现板结，且表现出如同新制时一样的磁流变性能。该磁流变液在外加磁场为500mT时，剪切应力可达25kPa。
文档编号C10M171/00GK101457172SQ20091011603
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者红 朱, 江万权, 龚兴龙 申请人:中国科学技术大学