专利名称：触变磁流变材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及某种流体材料，当它置于磁场内时呈现出流阻很大增大。特别是，本发明涉及磁流变材料，它利用摇溶的(触变的)网状物来提供抗颗粒沉降的稳定性。
流体组成物在存在磁场时其视在粘度有改变，它被叫做Bingham磁性流体或磁流变材料。磁流变材料通常包括铁磁颗粒或顺磁颗粒，典型地其直径大于0.1微米，散布于承载流体中，在有磁场时，颗粒被极化，在流体中排列成粒子键。此粒子键使视在粘度或整体流体的流阻增加，而在没有磁场时颗粒又回到无规则的或自由状态，视在粘度或总体材料的流阻相应地降下来。这些Bingham磁性流体组成物呈现出类似于大家知道的对电场敏感而不是对磁场敏感的电流变材料的可控性质。
电流变材料和磁流变材料二者对于在一些装置中，如阻尼器、吸震器、和弹性底座，以在各种离合器、掣动器和阀门装置的控制力矩和或压力水平等方面提供可变的阻尼力来说是有用的。在这些用途中磁流变材料比电流变材料有一些固有的优点。磁流变材料比电流变材料表现出较高的屈服强度，因此能产生更大的阻尼力。进而，磁流变材料用磁场激励，比起电流变材料有效地运行时要求昂贵的高压电源来它可由简单的低压电磁线圈容易地产生。实际使用磁流变材料的各类装置的更详细描述都是1992年6月18日递交的、分别名为“磁流变流体阻尼器“和”磁流变流体装置”的二份申请号各为07/900571和07/900567的待审美国专利申请中有提供，其全部内容都包括在此作参考材料。
磁流变的或Bingham磁性流体和胶体磁性流体或铁的流体有区别。在胶体磁性流体中颗粒典型地其直径为5到10毫微米。加了磁场，胶体的铁流体不出现颗粒的结构改变或者增加对流动的阻力。代之以，胶体磁性流体在整个材料上受到体积力，它与磁场梯度成正比。此力使全部胶体铁流体被拉到高磁场强度区域。
磁流变流体及相应的装置已经在各种专利和出版物上讨论过了。例如2575360号美国专利叙述了一种机电控制的加力矩装置，它使用磁流变材料来在二个独立地转动的部分之间提供驱动联结，如在离合器和掣动器中所见到的那样。满足这种用途的流体组成物由50%按体积的通常称作“羰基铁粉末”的软铁粉末散布在适当的轻润滑油之类的液体介质中所组成。
另一种通过使用磁场或电场可以控制移动部件之间滑移的装置被2661825美国专利所公开。在移动部件之间的空间充满对某种场敏感的介质。磁场力线或电场力线通过介质导致对滑移的控制。对所加磁场敏感的流体被描述为含有羰基铁粉末和轻质矿物油。
2886151号美国专利叙述了像离合器和掣动器这样的力传递装置，它使用了对电场或磁场敏感的流体膜耦合层。一种磁场敏感的流体的例子是含有还原的氧化铁粉末和在25℃时粘度为从2到20厘泊的润滑剂等级的油。
在2670749号及3010471号美国专利中叙述了对控制磁流变流体的流动有用的阀门结构。在所公开的阀门设计中应用的磁性流体包括铁磁的、顺磁的和反磁材料。在3010471号美国专利中说明的专门的磁流体组成物由羰基铁悬浮在轻质烃油中所组成。在2670749号美国专利中使用的磁性流体混合物被描述为由羰基铁粉末散布在碴油或氯化的或氟化的悬浮流体中所组成。
在2667237号美国专利中公开了各种磁流变材料混合物。混合物被定义为小的顺磁的或铁磁的颗粒散布在一种液体中、冷却剂中、抗氧剂气体中、或半固态油脂中。优选的磁流变材料组成物由铁粉末和轻机械油组成。特别优选的磁性粉末是平均颗粒尺寸为8微米的羰基铁粉末。其它可能的承载成分包括煤油，油脂，和硅油。
4992190号美国专利公开了一种对磁场敏感的流变材料。此材料的组合物被公开为磁性颗粒和硅石凝胶体散布在液态承载媒介物中。可磁化的颗粒可以是粉末状的磁铁矿石或羰基铁粉末带有绝缘的还原羰基铁粉末，如由GAF公司制造的那种，是特别好的。液态承载媒介物描述为在100°F下有粘度范围为1到1000厘泊。合适的媒介物的特别的例子包括ConocoLVT油，煤油，轻石腊油，矿物油，和硅油。优选的承载媒介物是在100°F时有粘度在10到1000厘泊范围的硅油。
像上面叙述到的许多磁流变材料经受过度的重力颗粒沉降，它可以因为不均匀的颗粒分布而影响材料的磁变活性。在磁流变材料中重力颗粒沉降的一个原因是磁性颗粒比重(例如铁＝7.86g/cm3)和承载流体比重(例如，硅油＝0.95g/cm3)之间的巨大差异，它可能引起在磁流变材料中快速的颗粒沉降。传统上用来对抗粒子沉降的金属脂型表面活化剂(例如，硬脂酸锂，二硬脂酸铝)本身含有较大量的水，它限制了整体磁流变材料的可用温度范围。如在4992190号美国专利中所公开的，使用硅石胶凝体散布剂现在已经发现不能较长时期内明显地减少颗粒沉降。
因此目前对磁流变材料存在一种需要，要求它在长时间中呈现出最小的颗粒沉降，能够在宽的温度范围内使用。
本发明是一种表现出最小的颗粒沉降和可以使用于宽的温度范围内的磁流变材料。本磁流变材料包括承载流体，颗粒成分，及至少一种触变添加物，它从由氢键触变和聚合物改性的金属氧化物组成的组中选择。现在已经发现氢键触变剂和聚合物-改性的金属氧化物可以单独使用或联合使用的创造出触变网状物，它对减少在磁流变材料中的颗粒沉降是不寻常地有效。
触变网状物定义为胶体的或磁方面有活力的颗粒的悬浮物，在低的剪切速率下形成一种松散的网状物或结构，有时称之为簇或絮凝物。这种三维结构的存在赋予磁流变材料的很小的刚度水平，因而降低了颗粒沉降。然而，当通过柔和搅拌加入剪切力，此结构很容易离断或散开。当剪切力除去，这种松散结构经一段时间后又重新形成。本发明的触变网状物实质上是没有水分的。有效地阻止了在磁流变材料中的颗粒沉降而又不影响材料的宽的温度能力。
本发明的磁流变材料包括承载流体，颗粒成分，和至少一种选自由氢键触变剂和聚合物改性的金属氧化物构成的组中的触变添加物。
本发明的氢键触变剂实质上可以是任何一种包括了解和另一个极性的低聚舍物或粒子作分子间互相作用的偶极的低聚合化合物。这些偶极子通过在聚合化合物内沿了共价键不对称置换电子而生成。偶极子间相互作用更一般地称之为氢键或桥键。根据定义，通过一个分子(质子供体)的氢原子的吸引，氢键造成为另一个分子(质子受体)的二个不可分的电子。氢键合的透彻叙述由L.Pauling和J.Israelachvili分别所著的“TheNatureofChemicalBond”(zrdedition，CornellUniversity，Press，Ithaca，NewYork，1960)和“IntermolecularandSurfaceForces”(AcademicPress，NewYork，1985)所提供，其全部内容包括在此作为参考材料。
一般，低聚合化合物被描述为由二个以上重复的单体组或单元组成的低分子量聚合物或共聚物。低聚合物典型地为分子量小于10，000AMU分子量在1000到10，000AMU的低聚合物也被认为是同性低聚物。在一个低聚物中重复的单体单元的数目依赖于各个单体单元的分子量。为了使低聚化合物有效地起到在本发明中的氢键触变剂的作用，低聚物应是非粘稠的可粘稠的液体、油，或流体。详细的低聚化合物的合成法、特性和性能的讨论见由C.Uglea及I.Negulescu所著的“SynthesisandCharacterizationofOligomers”，CRCPress，Inc.，BocaRaton，Florida，1991(其全部内容包括于此作为参考材料)，下面称它为Uglea。
本发明的氢键触变剂在形成氢桥中可以作为质子供体或质子受体分子。为了作为在发明中的触变剂是有效的，低聚化合物必需含有至少一个电负性原子，可以和其他分子形成一个氢键。这个电负性原子可以含于低聚物的主链、侧链、或低聚化合物的端部中。此电负性原子可以是O，N，F或Cl以便起到质子受体作用，且可以是，例如，下列形式的取代基-O-，＝O，-N＝，-F，-Cl，-NO2，-OCH3，-C＝N，-OH，-NH2，-NH-，-COOH，-N(CH3)2或-NO和任一个碳、硅、磷、或硫原子共价结合。在触变剂为了起质子供价作用的电负性原子可以是O或N，可以是，例如，出现为-NH-，-OH，-NH2，和-COOH形式取代基，像上面所说那样共价结合。
为本发明的目的含有氢键电负性原子的低聚合化合物的例子包括了各种(聚)硅氧烷低聚物，有机低聚物和有机硅低聚物。
在本发明中用作氢键触变剂的(聚)硅氧烷低聚物含有由(聚)硅氧烷单聚单元组成的低聚物主链，该单聚单元能被定义为硅原子直接键连或者通过O，N，S，CH2，或C6H4键合。(聚)硅氧烷低聚物含有这些键连的，更通常被分别称作硅烷，硅氧烷，硅氮烷，硅硫烷，硅亚烷基，和硅亚芳基。(聚)硅氧烷低聚物可以含有一样的重复(聚)硅氧烷单聚单元(单聚物)或可以含有不同的重复(聚)硅氧烷单聚单元作为随机的，交替的，嵌段的，或接枝的链段(共聚物)。由于它们广阔的商业上的可用性，含有硅氧烷主链的(聚)硅氧烷低聚物是可取的。硅氧烷低聚物在侧链上含有电负性氢键取代基或是它作为低聚合结构端部的团才是本质的，因为在硅氧烷主链中的电负性团典型地与有效地参与氢键合是相隔离的。(聚)硅氧烷低聚物的合成法、结构和性能的详细叙述见由W.Noll所著的“Chemistry and Technology of Silicones”，Academic Press，Inc.，New York，1968(以下称之为Noll)，以及由于J.Zeigler和F.Fearon所著的“Silicon-Based Polymer Science”，American Chemical Society，Salem，Massachussetts，1990(以下称之为Zeigler)，其全部内容包括在此作为参考材料。
发明的硅氧烷低聚物可以用下式表示
其中R1，R2，R3，R4，和R5可独立地是直链的，支链的，环的或烃的根，经卤化的或未卤化的，以及有1个到约18个，最好为1个到约6个碳原子的;是酯团;是键团;或是酮团;但需至少一个R1，R2，R3，R4或R5含有电负性取代基和任一个碳、硅、磷、或硫原子共价键合。电负性取代基典型地是以下之形式-O-，＝O，-N＝，-F，-Cl，-NO2，-OCH3，-C＝N，-OH，-NH2，-NH-，-COOH，-N(CH3)2或-NO。电负性取代基的存在最好以至少R1，R2，R3，R4和R5中一个是(CH2)WE的一部分来实现，其中E选自由CN，CONH2，Cl，F，CF3和NH2构成的组中，W是2到8的一个整数。单体主链单元的数目由X和Y各自独立地在从0到约150内变动来规定，但需要(X+Y)的和应在从3到300的范围内，最好是在从10到150范围内。
适合于本发明的硅氧烷低聚合物的专门的例子是在低聚化合物的终端部分中有一个电负性取代基的，包括终端为二甲基乙酸基的聚二甲基硅氧烷(PDMS);终端为甲基二乙酸基的PDMS;终端为二甲基乙氧基的PDMS;终端为丙氨基二甲基的PDMS;终端为甲醇的PDMS;终端为一甲醇的PDMS;终端为二甲氯基的PDMS;终端为二甲氨基的PDMS;终端为二甲基乙氧基的PDMS;二甲基甲氧基PDMS;终端为异丁烯酸丙氧基的PDMS;终端为一甲基丙烯酰丙氧基的PDMS;终端为丙羧基二甲基的PDMS;终端为氯甲基二甲基的PDMS;终端为丙羧基二甲基的PDMS和终端为硅烷醇的聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷，以丙氨基二甲基为终端的PDMS、甲醇终端的PDMS和异丁烯酸丙氧基为终端的PDMS为优选的。
本发明的硅氧烷低聚物的例子，它在低聚化合物的侧链上有电负性取代基的，包括聚丙氰基甲基硅氧烷;聚二(丙氰基)硅氧烷;聚(氯苯乙基)甲基硅氧烷;聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷;聚甲基-3，3，3-三氟丙基/二甲基硅氧烷;聚(氨基乙胺基丙基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙氨基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙烯酰丙氧基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙烯酰甲基丙氧基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(氯甲苯乙基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙氰基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙氰基)甲基/苯甲基硅氧烷;聚甘油醇丙氧甲基/二甲基硅氧烷;聚苯甲基/二甲基硅氧烷;聚(四氯苯基)/二甲基硅氧烷;聚二苯基/二甲基硅氧烷;聚(乙氰基)甲基/二甲基硅氧烷;和聚环氧乙烷/二甲基硅氧烷;以聚甲基-3，3，3-三氟丙基/二甲基硅氧烷，聚(丙氰基)甲基/二甲基硅氧烷，聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷和聚丙氰基甲基硅氧烷为优选的。
在本发明中用作为氢键触变剂的有机低聚合物包含完全地由有机单体单元组成的低聚合主链。这些单体有机单元进一步描述为包括了直接键接在一起的或者通过氧，氮，硫或磷键连的碳原子。这些单体单元可以是各种醚，酯，醛类，酮类，羧酸，醇，胺，酰胺，卤化烷烃及其组合。本发明的有机低聚合物可以是单聚的或共聚的，如上所述。有机低聚合物和聚合物的合成，结构及性能的详细叙述可见于Uglea及由M.Alger所著“PolymerScienceDictionary”(ElservierAppliedScience，NewYork1989)，其全部内容也包括在此作为参考材料。
适于在本发明中用作氢键触变材料的有机低聚物的例子包括聚缩醛类;聚乙醛;聚丙酮;聚丙烯醛;聚丙烯酰胺;聚丙烯酸酯;聚(丙烯酸);聚丙烯腈;聚酰腙;聚酰基氨基脲;聚己二酰二胺;多价聚哌嗪;聚氨基丙酸;聚(碳酸亚丁酯);聚(酰胺酸);聚酰胺;聚(酰胺酸)(amideacid);聚(酰胺-酰肼);聚(酰胺-酰亚胺);聚胺;聚(氨基酸);聚氨基二马来酰亚胺;聚酐;聚芳基化物;聚亚芳基砜;聚(亚芳基三唑);聚(芳香酯);聚(芳香醚);聚芳香醚砜;聚(芳香砜);聚天冬氨酰胺;聚丫嗪;聚偶氮苯;聚甲亚胺;聚苯偶氮亚基;聚苯甲酰胺;聚苯偶酰;聚苯并咪唑;聚苯并咪唑啉;聚苯并咪唑酮;聚苯并咪唑喹唑啉酮;聚苯并咪唑喹啉;聚苯偶姻;聚苯并吡嗪;聚苯并噻唑;聚苯并噁嗪二酮;聚苯并噁嗪酮;聚苯并噁唑;聚二马来酰亚胺;聚二脲;聚丁基丙烯酸酯;聚丁烯;聚对苯二酸盐;聚甲基丙烯酸丁酯;聚己内酯;聚碳氮烷(Polycarbazane);聚碳氮烯(Polycarbazene);聚碳化二亚胺;聚碳酸盐;聚碳环氧乙烷(Polycarboxare);聚氯醛;聚氯乙烯;聚氯丁二烯;聚氯丁二烯;聚氯苯乙烯;聚三氟氯乙烯;聚氰三2苯并[c]呋喃酮亚基(Polycyanoterphthalidene);聚甲基丙烯酸环己酯;聚二甘醇;聚己二酸;聚二甲基酮;聚二甲基酚;聚二肽;聚表氯醇;聚醚砜;聚丙烯酸乙酯;聚(亚乙基己二酸酯)(Poly(cthyleneadipate));聚(亚乙基壬二酸酯);聚(亚乙基二醇);聚亚乙基亚胺;聚(环氧乙烷);聚(乙烯氧基苯甲酸酯);聚(乙烯砜酸)(PolyethyleneSulphonicacid);聚(对苯二酸乙二醇);聚甲基丙烯酸乙酯;聚氟化丙烯酸酯;聚(谷氨酸);聚甘氨酸;聚乙交酯;聚(六氟氧化丙烯);聚(羟基苯甲酸);聚羟丁酸;聚羟基脯氨酸;聚咪唑;聚咪唑啉酮;聚酰亚胺;聚醚;聚酯;聚(异丁乙烯基醚);聚(异丙烯基甲酮);聚丙交酯;聚月桂丁烯酸;聚赖氨酸;聚异丁烯醛;聚异丁烯酸酰胺;聚异丁烯酸酯;聚(异丁烯酸);聚甲基丙烯腈;聚甲基丙烯酸酯;聚(甲基-α-氨基丙酸);聚(甲基-α-氯丙烯酸酯);聚(氧化亚甲基二亚苯基);聚(γ-甲基-α-L-谷氨酸);聚异丁烯酸甲酯;聚(甲基乙烯基醚);聚(甲基乙烯基酮);聚噁二唑;聚草酰胺;聚氧化烯基脱水山梨糖醇脂肪酸酯;聚氧化烯山梨糖醇酯;聚氧化乙烯酸;聚氧化乙烯醇;聚氧化烯甘油酯;聚氧化烯烷基胺;聚氧化烯-烷基芳香磺酸盐;聚(氧化乙烯甘醇);聚氧化亚甲基;聚(氧化亚丙烯甘醇);聚(氧化亚丙烯多羟基化合物);聚(氧化丁二醇);聚(伸班酸);聚肽;聚(亚苯基醚);聚亚苯基胺;聚(氧化亚苯);聚(P-亚苯基矾);聚(-P-亚苯基对苯二酸酰胺);聚(异氰酸苯酯);聚苯基噁二唑;聚新戊内酯;聚脯氨酸;聚(亚丙基己二酸);聚(亚丙基壬酸酯);聚(氧化丙烯);聚(氧化丙烯-b-氧化乙烯);聚(亚丙基癸二酸酯);聚肌氨酸;聚丝氨酸;聚苯乙烯基吡啶;聚酰胺砜;聚磺酸盐;聚砜;聚对苯二酸酰胺酯;聚四氢呋喃;聚三唑;聚三唑啉;Polytryosine;聚脲;聚氨酯;聚(乙烯乙酸酯);聚(乙烯乙缩醛);聚(乙烯醇);聚(乙烯烷基醚);聚乙烯胺;聚(氯乙烯乙酸酯);聚(乙烯酯);聚(乙烯基，乙基醚);聚(乙烯基甲酸);聚(二氯乙烯);聚(亚乙烯基二氰);聚(二氟乙烯);聚(乙烯基异氰酸酯);聚(乙烯基硬脂酸盐);及其组合物或混合物，以聚(氧化乙烯)、聚(六氟氧化丙烯)、聚异丁烯酸酯、聚(氧化丙烯)、聚(乙烯基硬脂酸盐)、聚氧化烯基脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇酯、聚氧化乙烯酯、聚氧化乙烯醇、聚氧化烯甘油酯、聚氧化烯烷基胺、聚氧化烯-烷基芳香磺酸盐和聚(氧化丙烯-b-氧化乙烯)为优选的。
本发明有机低聚合物也可以是低分子量烯属共聚物，由上面描述的一个或多个有机单体单元和一个或多个像烯烃、炔或芳烃单体单元这样的烯属单体单元反应而形成。专门的烯属单体单元的例子包括乙炔;alkenamers亚烷基亚苯基;烯化硫;异分同晶质;亚芳基;丁二烯;丁烯;carbathianees;乙烯;苯乙烯;环己二烯;硫化乙烯;次乙基;乙炔基苯;异戊二烯;亚甲基;亚甲基亚苯基;降冰片烯;亚苯基;硫醚;硫化丙烯;亚苯基硫醚;丙烯;戊间二烯及其组合物。
本发明的优选的有机低聚合物是用下式表示的聚(烯化氧)低聚物
其中R1，R2，R3，可以独立地是氢的、氟的或任何直链烃根，经卤化的或未卤化的以及有从1到约18个最好是1到6个碳原子，而R4或是一个氢原子或是一个-OH团。单体主链单元的数目按规定是X，Y或Z的每一个可以独目地在0到70间变化但需要(X+Y+Z)之和在从3到210的范围内。本发明的优选的聚(烯化氧)有机低聚物在市场上可以从BASF公司买到，商品名为PLURONIC和PLURONICR。
在本发明中用作氢键触变剂的有机硅低聚物是共聚物且可以是嵌段低聚物，它含有低聚主链，其中(聚)硅氧烷单体单元和有机单体单元的各不相同的大小的嵌段被随机地或交替地分布。有机硅低聚物也可以是接枝低聚物，它含有(聚)硅氧烷单体单元的主链或链，而有机单体单元是贴附于其上。适宜于制备有机硅低聚物的有机的和(聚)硅氧烷单体单元可以分别是上而描述的关于有机的和(聚)硅氧烷的低聚物的任何有机的和(聚)硅氧烷单体单元。有机硅低聚物的合成，结构和性能的详细叙述见于Noll和Zeigler。
一般，接枝有机硅低聚物优选的本发明的氢链触变剂，优选的接枝有机硅低聚物可以用下式来表示;
其中R1可以独立地是直链的、支链的、环的或芳烃的根、经卤化的、或未卤化的，并有从1到约18个，最好是从1到6个，碳原子;酯团;醚团或酮团;R2可以独立地是氢、氟或直链烃根，经卤化的或未强卤化的，并有从1到18个，最好为1到6个，碳原子;而R3为有从1到5个碳原子的烷基根(例如，乙基或甲基团)或一个氢原子。R1最好是甲基团，R2最好是氢原子，而R3最好是氢原子或甲基团。单体(聚)硅氧烷主链单元的数目按规定W和X的每一个可分别在从0到约130及从1到约40内变动，但必需是(W+X)之和从3到150的范围内。附于(聚)硅氧烷单体单元的单体有机单元的数目按规定Y和Z的每一个可以分别在0到约220和从0到165内变动，但必需是(Y+Z)之和去从3到225之间。
接枝有机硅低聚物的例子包括烯化氧-二甲基硅氧烷共聚物，如氧丙环-二甲基硅氧烷共聚物和氧化丙烯-二甲基硅氧烷共聚物;(聚)硅氧甘醇共聚物;和其混合物，以烯化氧-二甲基硅氧烷共聚物为优选的。优选的烯化氧-二甲基硅氧烷共聚物的例子在市场上可以从UnionCarbideChemicalsandPlasticsCompany，Inc.公司见到，商品名为SILWET，和SILWETL-7500为特别好的。
以前公开的用于电流变材料的几种稳定剂或散布剂也发现适用于本发明中作为氢键触变剂。例如，在美国专利第4645614号中公开的氨基功能的、羟基功能的乙酸基功能的、和烷氧基功能的硅氧烷(包括在此作为参考材料)可以用作本发明的氢键触变剂。此外，在美国专利第4772407号所公开的接枝和嵌段低聚物(包括在此作参考材料)以及也由D、H.Napper所著的“PolymericStabilizationofColloidalDisporsions～，AcademicPress，London，1983，中所公开的，也有用作迄今所定义的氢键触变剂。这些接枝和嵌段低聚物的例子在市场上可以从ICIAmericas，Inc.公司买到，商品名为HYPERMER及SOLSPERSE。
如以上所述，本发明的氢键触变剂本质上是含有至少可以和其它分子形成氢键合的电负性原子的低聚合材料。以上宣布的举例的氢键触变剂可以按照本领域中所熟知的方法制备，许多氢键触变剂是市场上可以得到的。
由于其在宽的温度范围内工作的能力，和许多承载流体的配任性，和所得触变网状物的强度，本发明的优选氢键触变剂是(聚)硅氧烷低聚物和接技和嵌段有机硅低聚物，以接技有机硅低聚物特别好。
氢键触释剂典型地按对于总的磁流变材料的体积使用数量为从百分之0.1到10.0，最好为从0.5到5.0。
可以选择性地和氢键触变剂合并使用胶体添加剂以使形成触变网状物容易。适用于本发明的胶体添加物包括任何实心的、空心的或疏松的颗粒，它们能够通过氢键和氢键触变剂相互作用来形成触变网状物。
假使触变剂是质子供体，胶体添加物必需含有上面所定义的能够作为质子受体的电负性原子。假使触变剂是质子受体，胶体添加物需要含有能够作为如上定义的质子供体的电负性取代基。
在本发明中使用的胶体添加物例子包括含有表面亲水团功能的金属化物粉末。此亲水功能可以是羧基团或前面描述过的任何一种和金属氧化物共价键合的(聚)硅氧烷低聚物、有机低聚物、和有机硅低聚物。低聚物附于金属氧化物表面的方法对表面化学和催化领域的技术人员是公知的。优选的金属氧化物粉末的特别例子包括脱溶的硅石，雾化的或热解的硅石、硅石胶凝体、二氧化钛、和其混合物。
本发明金属氧化物胶体添加物的表面可以通过让表面羟基团和各种有机功能的单体硅烷或硅烷耦合剂局部反应做成疏水的，这种硅烷耦合剂像羟基硅烷、酸基硅烷、环氧硅烷、肟硅烷、烷氧基硅烷、二氯硅烷和氨基硅烷，在现有技术中是公知的。关于能和胶体金属氧化物粉末的表面羟基团反应的硅烷的更完整的叙述可见于Noll，以及由E.P.Plueddemann所著的“SilaneCowplingAgents～，PlenumPress，NewYork，1982(其全部内容包括在此作参考材料)。在与金属氧化物表面反应之后，硅烷耦合剂并不具有形成氢键的能力。带疏水金属氧化物的触变网状物的形成因而要通过氢键触变剂与在改性后留在金属氧化物表面的羟基功能轩形成氢键来实现。表面改性的疏水胶体金属氧化物添加物一般是本发明优选的胶体添加物，因为它们是无水的，不需要经过另外的干燥工序来消除所吸附的潮气。
适用于本发明的疏水胶体金属氧化物粉末的专门例子是雾化硅石，用二甲基二氯硅烷、或三甲氧基辛硅烷、或六甲基二硅氮烷作处理，在市场上可以买到，分别是来是DegussaCorporahon公司和CobotCorporation公司商品名是AEROSILR972，R974，EPR976，R805，和R812，以及CABOSILTS-530和TS-610。
本发明的胶体添加物也可以是非低聚的高分子量的(聚)硅氧烷聚合物，有机聚合物，由前面描述的有机的和(聚)硅氧单体单元组成的有机硅聚合物。高分子量(聚)硅氧烷、有机的和有机硅聚合物和上面描述的低聚物区别在于它们的较高分子量，它超过10，000AMU.高分子量聚合物典型地在用作胶体添加物时是粉末、树脂或树胶形式。
现在的胶体添加物，除了疏水金属氧化物粉末，典型地要在使用前变换成无水形式，用本领域技术人员所公知的技术从胶体添加物的表面除去吸附的潮气，如在对流炉中或在真空中加热。这些胶体添加物，以及将在下面详细说的磁活性颗粒成分，当其吸附的潮气按重量含有少于2%时就被定为是“无水的”。
本发明的胶体添加物典型地使用数量范围为按总的磁流变材料的体积的百分之0.1到10.0内，最好是从0.5到5.0。
按现在定义的触变网状物也可以通过单独使用聚合物-改性的金属氧化物或者将它和在上面所定义的氢键触变剂一起使用来产生。本发明的聚合物-改性的金属氧化物从含有表面羟基功能团的金属氧化物粉末导出。这些金属氧化物粉末和上面叙述的关于胶体添加物是一样的，包括脱溶硅石，雾化的或热解的硅石，硅石胶凝体，二氧化钛，和其混合物。然而，聚合物-改性金属氧化物的金属氧化物也可以是氧化铁，像铁涂氧及磁铁矿石。
为制备现在的聚合物-改性金属氧化物，金属氧化物和能与承载流体配伍的并且能够实质上阻挡所有金属氧化物表面上的氢键部位或团与其他分子的任何互作用的聚合化合物起反应。重要的是聚合化合物本身也缺少任何自由氢键团。用于形成现在的聚合物-改性金属氧化物的聚合化合物的例子包括硅氧烷低聚合物;矿物油;和石腊油，以硅氧烷低聚合物为最好。硅氧烷低聚合物要适于制备聚合物-改性金属氧化物，可以用上面公布的关于用作氢键触变剂的硅氧烷低聚合物的结构来表示。这是最重要的即任何含有电负性取代基硅氧烷低聚合物的团共价键连到金属氧化物表面以便避免出现任何自由氢键团。金属氧化物粉末可以是通过表面化学领域技术人员公知的技术用聚合化合物表面处理过的。用硅氧烷低聚合物处理的雾化硅石形式的聚合物-改性金属氧化物在市场上可以分别从DegussaCorporation公司和CabotCoporation公司得到，商品名为AEROSILR202和CABOSILTS720。
相信聚合物-改性金属氧化物通过贴附于金属氧化物表面的聚合物链物理的或机械的缠结来形成触变网状物。因此，此系统不像前面描述胶体添加物和氢键触变剂时那样藉助氢键来起作用。相信此种机械缠结机构利用了聚合物-改性金属氧化物的独特的能力来有效地在升高的温度下形成触变网状物。
聚合物-改性金属氧化物典型地使用数量按总磁流变材料体积为从百分之0.1到10.0，最好为从0.5到5.0。
在这里用的胶体添加物和聚合物-改性金属氧化物二者的直径的范围可以从0.001到3.0μm，最好为从0.001到1.5μm，以0.001到0.500μm为特别好。
适宜用于本发明磁流变材料的承载流体可以是任何以前公开的用于磁流变材料的承载流体或液料，如矿物油，硅油，和石腊油等在上面提到的专利中是描述过的。其他适合于本发明的承载流体包括聚硅氧烷共聚物，轻油，液压油，氯化烃，变压器油，卤化芳烃液体，卤化石腊，二元酸酯，聚乙二醇，全氟化聚醚，氟化烃，氟化(聚)硅氧烷，受阻(化合)酯化合物，以及他们的混合物和掺和物。熟悉这些化合物的人知道，变压器油是兼有电的和热绝缘特征性能的液体。自然状态存在的变压器油包括精炼矿物油具有低的粘度和高的化学稳定性。合成的变压器油一般包括氯化芳烃(氯化联二苯和三氯苯)，总起来认为它们是“askarels”，硅油，和酯类液体像癸二酸二丁酯。
其他适用于本发明的承载流体包括(聚)硅氧烷共聚物，受阻碍酯类化合物和氰烷基硅氧烷均聚物，见于1992年9月9日申请的名为“高强度、低导电率电流材料”的07/942549号待审美国专利申请，其全部内容包括在此作参考材料。本发明的承载流体也可以是一种改进的承载流体，它经彻底提纯或由一种低导电率的承载流体的可溶性溶液形成以便造成导电率低于约1×107s/m的改进的承载流体。这些改进的承载流体的详细描述可以在1992年10月16日申请的申请人为B.C.Munoz，S.R.Wasserman，J.D.Carlson和K.D.Weiss，并且也转让给本受让人的名为“有最小的导电率的改进电流变材料”的美国专利申请中找到，其全部公开内容也包括在此作参考材料。
聚硅氧烷和全氟化聚醚在25℃时具有粘度为从3和200厘泊之间，也适合用于本发明的磁流变材料。这种低粘度的聚硅氧烷和全氟化聚醚的详细叙述在名为“低粘度磁流变材料”的美国专利申请中给出，该申请由申请人K.D.Weiss，J.D.Carlson，和T.G.Duclos，和在本案一起申请，也转让给本受让人，其全部公开内容包括于此作为参考材料。本发明优选的承载流体包括矿物油，石腊油，硅油，(聚)硅氧烷共聚物和全氟化聚醚，而硅油和矿物油是特别好的。
本发明磁流变材料的承载流体在25℃时应有粘度为2到1000厘泊之间，最好在3和200厘泊之间，而5到100厘泊之间是特别好的粘度。本发明的承载流体典型地使用数量范围为总磁流变材料体积的百分之40到95，最好为百分之55到85。
本发明磁流变材料的颗粒成分可以由已知的呈现磁流变作用的实质上任何固体组成。用于本发明的典型的颗粒成分由，例如，顺磁的、超顺磁的或铁磁的化合物组成。用于本发明颗粒成分的专门例子包括由一些材料，像铁、氧化铁、氮化铁、碳化铁、羰基铁、二氧化络、低碳钢、硅钢、镍、钴，和其混合物，等组成的颗粒。氧化铁包括周知的纯氧化铁，如Fe2O3及Fe3O4，以及包括有少量其他元素，像锰、锌或钡的氧化铁。氧化铁的专门例子包括铁涂氧和磁铁矿石。此外，颗粒成分可以由任何已知的铁合金所组成，如那些含有铝、硅、钴、镍、钒、钼、铬、锰和/或铜的铁合金。颗粒成分也可以由专门的铁-钴合金和铁-镍合金组成，这在由申请人为J.D.Carlson和K.D.Weiss，和本案一起申请，并也转让给本受让人的名称“Magnetorheoloical Materials Based on Alloy Particles”的美国专利申请中叙述了，其全部内容包括在此作为参考材料。
此颗粒成分典型地是金属粉末的形态，它可以用本领域技术人员所熟知的方法制备。制备金属粉末的典型方法包括还原金属氧化物，磨或碾磨，电解沉积，金属羰基物分解，快速固化，或熔炼法。多种金属粉末在市面可以买到的，包括单纯铁粉末。还原铁粉末，绝缘的还原铁粉末，和钴粉末。在这里应用的颗粒直径范围为从0.1到500μm，最好范围为从1.0到50μm。
本发明优选的颗粒是单纯铁粉末，还原铁粉末，氧化铁粉末/单纯铁粉末的混合体，和氧化铁粉末/还原铁粉末的混合体。氧化铁粉末/铁粉末混合体是有利的，在于氧化铁粉末混合了铁粉末，相信从铁粉末表面除去了任何腐蚀性产物，使整个材料加强了磁流变活力。氧化铁粉末/铁粉末混合体在由申请人K.D.Weiss，J.D.Carlson，和D.A.Nixon、和本案同时申请的、名为“MagnetorheologicalMaterialsUtilizingSurface-ModiifiedParticles”的美国专利申请中有进一步的叙述，该申请也转让给本受让人，其全部内容包括在此作为参考材料。
颗粒成分典型地依所要求的整体材料的粘度和磁活力而包括按总的磁流变材料的体积为百分之5到50，最好为百分之15到40。
在本发明中也可以选择性地使用为使颗粒成分散布的表面活化剂。这种表面活化剂包括已知的表面活化剂或散布剂，如油酸亚铁和环烷酸盐，磺酸盐，磷酸脂，硬脂酸，甘油单油酸，倍半油酸脱水山梨糖醇，硬脂酸盐，月桂酸盐，脂肪酸，脂肪醇，和其他表面活性剂是在美国专利3047507号中讨论过的(包括于此作参考材料)。此外，选用的表面活化剂可以由硬脂稳定分子组成，它包括氟代脂肪族的聚合酯，像FC-430(3MCorporation公司)，和钛酸盐，铝酸盐或锆酸盐耦合剂，像KEN-REACT(KenrichPetrochemical，Inc.公司)耦合剂。
如果要用表面活化剂，最好是磷酸脂，氟代脂肪族的聚合酯，或耦合剂。选用的表面活化剂可使用数量范围为重量相对于颗粒成分重量的百分之0.1到20。
为了减少水的存在，磁流变材料最好将颗粒成分和/或触变添加剂放在对流炉在温度约110℃到约150℃下干燥3小时到24小时时间来制备。此干燥工序对于颗粒成分或触变添加物当其含的吸附潮气按重量低于2%时是不必需的。此干燥工序对于上面叙述过的本身有疏水的表面处理过的胶体添加物或聚合物-改性的金属氧化物来说也是不必需的。对一给定的粉末所含的吸附潮气量用在干燥工序前和后秤量粉末重量来确定。
本发明的磁流变材料可以如下制备起先用于(低剪切)持抹刀或类似的东西将配料混合起来，再随后用均化器、机械混合器或摇动器或用适当的研磨装置如球磨、混砂磨、碾磨、胶态磨、涂料磨、或类似的东西来进行散布以便彻底地混合(高剪切)，使得产生更稳定的悬浮。
对本发明磁流变材料的特性和机械性能的评价，以及对其他磁流变材料的评价可以通过应用平行板的和/或同轴圆柱式库爱特流变测定法(Couetterheometry)来获得。对这些技术提供根据的理论由S.Oka在(Rheology，TheoryandApplications)(Vol3，F.R.Eirich，ed.AcademicPressNewYork，1960)中充分地论述了，其全部内容包括在此作参考材料。可以从流变仪取得的信息包括关于机械剪切应力对剪切应变率函数关系的数据。对磁流变材料，剪切应力对剪切应变率数据可根据Bingham胶质物来模拟以求取动态屈服应力和粘度。在此模型范围内对磁流变材料的粘度相当于适用于该测量数据的线性回归曲线的斜率。
在同轴圆柱形间隔的构形中，磁流变材料置于半径为R1的内圆柱和半径为R2的外圆柱之间所形成的环状间隙中，而在简单的平行板构形时，材料置于由均为半径R3的上板和下板间所形成的平面间隙内。在这些技术中任一个板或圆柱随后以角速度10旋转而另一板或圆柱保持不动。磁场加在这些间隔构形上穿过充满流体的间隙，对同轴圆柱构形为辐向，或者对于平行板构形为轴向。剪切应力和剪切应变率之间的关系可以从角速度和施加来保持或者阻止该角速度的力矩T导出。
对已系统阐述过的磁流变材料颗粒沉降的评估可以用在油漆制造领域的技术人员公知的标准测试方法来完成。ASTMD869-85名为“EvaluatingtheDegreeofSettlingofPaint”的测试标准(包括在此作参考材料)公布了任选数字等级的定性的程度来描绘作搁置老化的颜料或颗粒悬浮物试样的类型。该数字详测等级按定义用0作为最低值(极端硬的沉渣)，用10作为最高值(完全悬浮)。同样的数字等级也可被用于评估那些颗粒颜料，它们经过再搅拌(用抹刀手搅拌)搁置老化的试样到适于预期要使用的均匀条件以后的情况。ASTMD1309-88名为“SettlingPropertiesofTrafficPaitsDuringStorage”的测试标准(包括在此作为参考材料)公布了一种二周温度循环程序(-21℃到71℃)，它加速了颜料或颗粒的沉降过程。此试验估价了将发生在一年时期内的颗粒沉降的量。在此加速试验范围内，颜料或颗粒悬浮物按照在前面定义于ASTMD896-85中的标准来评估。在这些已建立起来的ASTMD标准之外，还可能通过测量在颗粒沉淀物之上形成的透彻的承载成分层的数量来得到关于经一般时间的颗粒沉降量的补充信息。因为绝大多数使用磁流变材料的装置将建立各种不同的材料的流动条件，所以将老化的试样的颗粒悬浮物在低剪切条件下(即，在涂料摇动器中摇几分钟)再度搅散了提供进一步关于材料在各种用途下适用性的信息。
给出以下例子来说明发明而不是限制发明的范围。
例1-4磁流变材料将以下材料加在一起得到总数为1257.60g而制备出来单纯羰基铁粉末(MICROPOWDER-S-1640，相似于老化的EI铁粉末标志，GAFChemicalCorporation公司);触变添加物;选用的胶体添加物;选用的表面活化剂;以及10厘沱聚甲基硅氧烷油(L-45，UnionCarbideChemicals&PlasticsCompany，Inc.)。除了羰基铁粉，例3还用了75.00gMn/Zn铁涂氧粉末(＃73302-0，D.M.StewardManufacturingCompany)。承载油的粘度在25℃下用同轴圆柱式库爱特流变测定法测出为约16厘泊。流体通过结合使用低剪切和高剪切散布技术制成均匀混合物。各成分起初用抹刀混合再用装有16齿旋转头的高速散布机使更彻底地散布开。磁流变材料贮存在聚乙烯的容器内备用。用于例1-4的各类添加物及一些硅油，列于表1。所有的用于例1-4的添加物和磁活性颗粒所含吸附潮气的均按重量低于2%。用于例4的亲水脱溶硅石胶凝物在对流炉内在130℃下干燥24小时以驱除任何吸附的水。所有的磁流变材料使用平板式流变测定法测得在磁场为约3000奥斯特时动态屈服应力超过50kPa。
表1
评估了例1-4磁流材料中发生的颗粒沉降的类型程度。总量为30ml的各个磁流变材料被放入已知尺寸的管形玻璃样品瓶中。这些磁流变材料被不加扰动放置至少30天。在这么长时间之后用测量在颗粒沉淀物之上形成的清油体积来决定颗粒沉降量。这些试验结果汇总于表2。
每种磁流变材料剩下的量放在1品脱金属罐中受到在ASTMD1309-88中定义的二周温度循环程序。在此加速试验中发生的颗粒沉降量等效于预期的将磁流变材料暴露在周围环境的条件下一年时间内发生的量。在此时间结束时颗粒沉淀的程度和再搅散(用抹刀手抹)此沉表2
＊按ASTMD1309-88加速到一年渣的详估按照抄录于下面的在ASTMD869-85中公布的数字等级来进行等级材料条件的说明10完全悬浮。材料原来的条件未改变。
8有肯定的沉淀感觉，在抺刀上带起轻微的沉积物。抹刀横向运动无明显阻力。
6肯定有沉积色块。抹刀因自重可穿过色块落到容器底部。抹刀横向运动肯定有阻力。结块粘附部分可以被移到抹刀上。
4抹刀不能因自重落到容器底部。难于横向移动抹刀穿过结块，稍有顺向的阻力。材料可容易地再搅抹均匀状态。
2当抹刀强行穿过沉积层时抹刀非常难于横向移动。对抹刀顺向移动有肯定的阻力。材料可以再搅抹到均匀状态。
0非常坚牢的结块，不能通过用手搅抹方法再加入液体来成光滑的材料。
此外，确定在颗粒沉渣上面形成的清彻油的体积。由于大多数使用这些磁流变材料的装置都将建立各种各各不同的材料流动条件，用把一品脱试样放在剪切涂料摇动器上三分钟时间来取得关于再度搅散老化的颗粒沉渣的补充信息。散布开的沉渣再按照上面叙述的等级(ASTMD869-85)被重评价。为这个加速试验而取得的汇总数据和上面叙述的30天静止试验所得的数据一起列于表2。
对比例5对比的磁流变材料按照在例1-4中所说的程序制备，但只用17.25g“干”的亲水脱溶硅石凝胶体(HI-SIL233，PPGIndustries)和315.88g的16厘泊(25℃)硅油(L-45，10厘沱，UnionCarbideChemical&PlasticsCompany，Inc.)。这种硅石凝胶体添加物表示了用于4992190号美国专利的磁流变材料中的优选散布剂。磁流变材料用平板式流变测定法测得在磁场为3000奥斯特时动态屈服应力为约50kPa。颗粒沉降，悬浮程度，和再搅散性能按照例1-4的手续测定。最后的数据公布于下面的表3中。
表3
＊按ASTMD1309-88加速到一年从以上的例子中可以看到，本发明的触变添加物能明显地阻止在磁流变材料中的颗粒沉降。事实上，发明的磁流变材料表现出和基于传统的散布剂的磁流变材料相比有意想不到地小的颗粒沉降。
权利要求
1.一种磁流变材料，其特征是包括承载流体、颗粒成分，和至少一种选自由氢键触变剂和聚合物-改性的金属氧化物所组成的组中的触变添加物。
2.根据权利要求1的磁流变材料，其特征是其中触变添加物是一种氢键触变剂，包括含有至少一个能和其他分子构成氢键的电负性原子的低聚化合物。
3.根据权利要求2的磁流变材料，其特征在是其中低聚化合物选自由(聚)硅氧烷低聚物、有机低聚物、和有机硅低聚物所组成的组中。
4.根据权利要求3的磁流变材料，其特征是其中低聚化合物是选自由硅烷、硅氧烷、硅氮烷、硅硫烷、硅亚烷、和硅亚芳基所组成的组的(聚)硅氧烷低聚物。
5.根据权利要求4的磁流变材料，其特征是其中(聚)硅氧烷低聚合物可以是单聚的共聚的。
6.根据权利要求4的磁流变材料，其特征是其中(聚)硅氧烷低聚物是由下式表示的硅氧烷低聚物
其中R1、R2、R3、R4，和R5可独立地是直链的、支链的、环的、或烃的根，经卤化的或未卤化的，以及有1个到18个碳原子;是酯团;是醚团;或是酮团;但需至少R1，R2，R3，R4或R5中有一个含有电负性取代基，它与任一个碳、硅、磷、或硫原子共价键合及以-O-，＝O，-N＝，-F，-CL，-NO2，-OCH3，-C＝N，-OH，-NH2，-NH-，-COOH，-N(CH3)2或-NO形式存在，其中X和Y能独立地在从0到150变动，但必需有(X+Y)的和在3到300的范围内。
7.根据权利要求6的磁流变材料，其特征是其中烃根有从1到6碳原子;至少R1，R2，R3，R4，和R5中一个是(CH2)WE的一部分，其中E选自由CN，CONH2，Cl，F，CF3和NH2组成的组，W是从2到8的整数;(X+Y)的和在从10到150的范围内。
8.根据权利要求4的磁流变材料，其特征是其中(聚)硅氧烷低聚物是硅氧烷低聚物，它在低聚化合物的端部有一个电负性取代基并选自由以下组成的组终端为二甲基乙酸基的聚二甲基硅氧烷(PDMS);终端为甲基二乙酸基的PDMS;终端为二甲基乙氧基的PDMS;终端为丙氨基二甲基的PDMS;终端为甲醇的PDMS;终端为一甲醇的PDMS;终端为二甲氯基的PDMS;终端为二甲氨基的PDMS;终端为二甲基乙氧基的PDMS;二甲基甲氧基PDMS;终端为异丁烯酸丙氧基的PDMS;终端为一甲基丙烯酰丙氧基的PDMS;终端为丙羧基二甲基的PDMS;终端为氯甲基二甲基的PDMS;终端为丙羧基二甲基的PDMS和终端为硅烷醇的聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷。
9.根据权利要求8的磁流变材料，其特征是其中硅氧烷低聚物选自由丙氨基二甲基为终端的PDMS、甲醇为终端的PDMS和异丁烯酸丙氧基为终端的PDMS组成的组中。
10.根据权利要求4的磁流变材料，其特征是其中(聚)硅氧烷低聚合物是硅氧烷低聚物，它在低聚物的侧链上有电负性取代基，并选自由以下所组成的组聚丙氰基甲基硅氧烷聚二(丙氰基)硅氧烷;聚(氯苯乙基)甲基硅氧烷;聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷;聚甲基-3，3，3-三氟丙基/二甲基硅氧烷;聚(氨基乙胺基丙基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙氨基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙烯酰丙氧基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙烯酰甲基丙氧基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(氯甲苯乙基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙氰基)甲基/二甲基硅氧烷;聚(丙氰基)甲基/苯甲基硅氧烷;聚甘油醇丙氧甲基/二甲基硅氧烷;聚苯甲基/二甲基硅氧烷;聚(四氯苯基)/二甲基硅氧烷;聚二苯基/二甲基硅氧烷;聚(乙氰基)甲基/二甲基硅氧烷;和聚环氧乙烷/二甲基硅氧烷。
11.根据权利要求10的磁流变材料，其特征是其中硅氧烷低聚物选自由聚甲基-3，3，3-三氟丙基/二甲基硅氧烷、聚(丙氰基)甲基/二甲基硅氧烷、聚甲基-3，3，3-三氟丙基硅氧烷和聚丙氰基甲基硅氧烷所组成的组中。
12.根据权利要求3的磁流变材料，其特征是其中低聚化合物是一种有机低聚物，并由选自由以下所组成的组中的单体单元组成醚;酯;醛类;酮类;羧酸;醇;胺;酰胺;卤化烷烃及其混合物。
13.根据权利要求3的磁流变材料，其特征是其中有机低聚物选自由以下组成的组中聚缩醛类;聚乙醛;聚丙酮;聚丙烯醛;聚丙烯酰胺;聚丙烯酸酯;聚(丙烯酸);聚丙烯腈;聚酰腙;聚酰基氨基脲;聚己二酰二胺;多价聚哌嗪;聚氨基丙酸;聚(碳酸亚丁酯);聚(酰胺酸);聚酰胺;聚(酰胺酸)(amide acid);聚(酰胺-酰肼);聚(酰胺-酰亚胺);聚胺;聚(氨基酸);聚氨基二马来酰亚胺;聚酐;聚芳基化物;聚亚芳基砜;聚(亚芳基三唑);聚(芳香酯);聚(芳香醚);聚芳香醚砜;聚(芳香砜);聚天冬氨酰胺;聚吖嗪;聚偶氮苯;聚甲亚胺;聚苯偶氮苯亚基;聚苯甲酰胺;聚苯偶酰;聚苯并咪唑;聚苯并咪唑啉;聚苯并咪唑酮;聚苯并咪唑喹唑啉酮;聚苯并咪唑喹喔啉;聚苯偶姻;聚苯并吡嗪;聚苯并噻唑;聚苯并噁嗪二酮;聚苯并噁嗪酮;聚苯并噁唑;聚二马来酰亚胺;聚二脲;聚丁基丙烯酸酯;聚丁烯;聚对苯二酸盐;聚甲基丙烯酸丁酯;聚己内酯;聚碳氮烷(polycarbazane);聚碳氮烯(polycarbazene);聚碳化二亚胺;聚碳酸盐;聚碳环氧乙烷(polycarboxane);聚氯醛;聚氯乙烯;聚氯丁二烯;聚氯丁二烯;聚氯苯乙烯;聚三氟氯乙烯;聚氰基三2苯并[c]呋喃酮亚基(polycyanoterphthalidene);聚甲基丙烯酸环己酯;聚二甘醇;聚己二酸;聚二甲基酮;聚二甲基酚;聚二肽;聚表氯醇;聚醚砜;聚丙烯酸乙酯;聚(亚乙基己二酸酯)(polycethylene adipate);聚(亚乙基壬二酸酯);聚(亚乙基二醇);聚亚乙基亚胺;聚(环氧乙烷);聚(乙烯氧基苯甲酸酯);聚(乙烯砜酸)(polyethylene sulphonic acid);聚(对苯二酸乙二醇);聚甲基丙烯酸乙酯;聚氟化丙烯酸酯;聚(谷氨酸);聚甘氨酸;聚乙交酯;聚(六氟氧化丙烯);聚(羟基苯甲酸);聚羟丁酸;聚羟基脯氨酸;聚咪唑;聚咪唑啉酮;聚酰亚胺;聚醚;聚酯;聚(异丁乙烯基醚);聚(异丙烯基甲酮);聚丙交酯;聚月桂异丁烯酸;聚赖氨酸;聚异丁烯醛;聚丁烯酸酰胺;聚异丁烯酸酯;聚(异丁烯酸);聚甲基丙烯腈;聚甲基丙烯酸酯;聚(甲基-α-氨基丙酸);聚(甲基-α-氯丙烯酸酯);聚(氧化亚甲基二亚苯基);聚(γ-甲基-α-L-谷氨酸);聚异丁烯酸甲酯;聚(甲基乙烯基醚);聚(甲基乙烯基酮);聚噁二唑;聚苯酰胺;聚氧化烯基脱水山梨糖醇脂肪酸酯;聚氧化烯山梨糖醇醇酯;聚氧化乙烯酸;聚氧化乙烯醇;聚氧化烯甘油酯;聚氧化烯烷基胺;聚氧化烯-烷基芳香磺酸盐;聚(氧化乙烯甘醇);聚氧化亚甲基;聚(氧化亚丙烯甘醇);聚(氧化亚丙烯多羟基化合物);聚(氧化丁二醇);聚(仲班酸);聚肽;聚(亚苯基醚);聚亚苯基胺;聚(氧化亚苯);聚(p-亚苯基砜);聚(-p-亚苯基对苯二酸酰胺);聚(异氰酸苯酯);聚苯基噁二唑;聚新戊内酯;聚脯氨酸;聚(亚丙基己二酸);聚(亚丙基壬二酸酯);聚(氧化丙烯);聚(氧化丙烯-b-氧化乙烯);聚(亚丙基癸二酸酯);聚肌氨酸;聚丝氨酸;聚苯乙烯基吡啶;聚酰胺砜;聚磺酸盐;聚砜;聚对苯二酸酰胺酯;聚四氢呋喃;聚三唑;聚唑啉;polytryosine;聚脲;聚氨酯;聚(乙烯乙酸酯);聚(乙烯乙缩醛);聚(乙烯醇);聚(乙烯烷基醚);聚乙烯胺;聚(氯乙烯乙酸酯);聚(乙烯酯);聚(乙烯基，乙基醚);聚(乙烯基甲酸);聚(二氯乙烯);聚(亚乙烯基二氰);聚(二氟乙烯);聚(乙烯基异氰酸酯);聚(乙烯基硬脂酸盐);及其混合物。
14.根据权利要求13的磁流变材料，其特征是其中有机低聚物选自由以下所组成的组中聚(氧化乙烯)、聚(六氟氧化丙烯)、聚异丁烯酸酯、聚(氧化丙烯)、聚(乙烯基硬脂酸盐)、聚氧化烯基脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇酯、聚氧化乙烯酸、聚氧化乙烯醇、聚氧化烯甘油酯、聚氧化烯烷基胺、聚氧化烯-烷基芳香磺酸盐和聚(氧化丙烯-b-氧化乙烯)。
15.根据权利要求3的磁流变材料，其特征是其中有机低聚物是一种低分子量的烯属共聚物，由一种有机单体单元和一种烯属单体单元反应而形成。
16.根据权利要求15的磁流变材料，其特征是其中有机单体单元选自由以下所组成的组中醚;酯;醛类;酮类;羧酸;醇;胺;酰胺;卤化烷烃及它们的组合，烯属单体单元选自由以下所组成的组中烯烃;炔;芳烃;己炔;alkenamers;亚烷基亚苯基;烯化硫;异分同晶质;亚芳基;丁二烯;丁烯;carbthianes;乙烯;苯乙烯;环己二烯;硫化乙烯;次乙基;乙炔基苯;异戊二烯;亚甲基;亚甲基亚苯基;降冰片烯;亚苯基;硫醚;硫化丙烯;亚苯基硫醚;丙烯;戊间二烯及其组合物。
17.根据权利要求3的磁流变材料，其特征是其中有机单聚物是由下式表示的聚(烯化氧)有机低聚物
其中R1，R2和R3可以独立地是氢的、氟的或任何直链烃根，经卤化的或未卤化的以及有从1到约18个碳原子;而R4或是一个氢原子或是一个-OH团;单体主链单元的数目按规定X，Y或Z的每一个可以独立地在0到70间变化但需要(x+y+z)之和在从3到210的范围内。
18.根据权利要求17的磁流变材料，其特征是其中烃根有从1到6个碳原子。
19.根据权利要求3的磁流变材料，其特征是其中低聚化合物是由有以嵌段或接枝排列的有机的和(聚)硅氧烷单体单元组成的有机硅低聚物。
20.根据权利要求19的磁流变材料，其特征是其中有机硅低聚物是一种以下式表示的接枝有机硅低聚物
其中R1可以独立地是直链的、支链的、环的或芳烃的根，经卤化的或未经卤化的，并有从1到18个碳原子;可以是酯团;醚团或酮团;R2可以独立地是氢、氟或直链烃根，经卤化的或未经卤化的，并有从1到18个碳原子;R3是有从1到5碳原子的烷基根或一个氢原子;单体(聚)硅氧烷主链单元的数目规定为W和X的每一个可分别在从0到130和从1到40间变动，但必需(W+X)之和在从3到150的范围内;附于(聚)硅氧烷单体单元的单体有机单元的数目规定为Y和Z可分别从0到220和从0到165变动，但必需(X+Z)的和在从3到225范围内。
21.根据权利要求20的磁流变材料，其特征是其中R1是甲基团，R2是氢原子，R3是氢原子或甲基团。
22.根据权利要求19的磁流变材料，其特征是其中有机硅低聚物是接枝有机硅低聚物，选自由以下所组成的组中烯化氧-二甲基硅氧烷共聚物，如氧丙环-二甲基硅氧烷共聚物和氧化丙烯-二甲基硅氧烷共聚物;(聚)硅氧烷甘醇共聚物;及其混合物。
23.根据权利要求22的磁流变材料，其特征是其中接枝有机硅低聚物是烯化氧-二甲基硅氧烷共聚物。
24.根据权利要求2的磁流变材料，其特征是其中进一步包括胶体添加物。
25.根据权利要求24的磁流变材料，其特征是其中胶体添加物是含有表面亲水功能团的金属氧化物粉末。
26.根据权利要求25的磁流变材料，其特征是其中金属氧化物粉末选自由胶溶硅石、雾化的或热解的硅石、硅石胶体、二氧化钛，和其混合物。
27.根据权利要求25的磁流变材料，其特征是其中金属氧化物的表面通过让表面羟基团和各种有机功能的单体硅烷或硅烷耦合剂局部反应而变成疏水的，该硅烷耦合剂像羟基硅烷、酸基硅烷、环氧硅烷、肟硅烷、烷氧基硅烷、二氯硅烷和氨基硅烷。
28.根据权利要求27的磁流变材料，其特征是其中胶体添加物是用二甲基二氯硅烷、三甲氧基辛硅烷或六甲基二硅氮烷作处理的雾化硅石。
29.根据权利要求24的硅流变材料，其特征是其中胶体添加物是高分子量的(聚)硅氧烷聚合物、有机聚合物、或有机硅聚合物。
30.根据权利要求29的硅流变材料，其特征是其中胶体添加物是粉末、树脂、或树胶形式。
31.根据权利要求1的硅流变材料。其特征是其中触变添加物是聚合物-改性金属氧化物且用金属氧化物和聚合化合物反应而制备得到。
32.根据权利要求31的硅流变材料，其特征是其中金属氧化物选自由脱溶硅石、雾化或热解的硅石、硅石胶凝体、二氧化钛、氧化铁、及其混合物组成的组中。
33.根据权利要求31的硅流变材料，其特征是其中聚合化合物选自由硅氧烷低聚物、矿物油、及石腊油组成的组中。
34.根据权利要求31的硅流变材料，其特征是其中聚合物-改性的金属氧化物是用硅氧烷低聚物处理过的雾化硅石。
35.根据权利要求1的硅变材料，其特征是其中承载流体被选自由以下所组成的组中;矿物油;硅油;(聚)硅氧烷共聚物;轻油;液压油;氯化烃;变压器油;卤化芳烃液体;卤化石腊;二元酸酯;聚乙二醇;金氟化聚醚;氟化烃;氟化(聚)硅氧烷;受阻(化合)酯化合物;氰烷基硅氧烷均聚物;以及用彻底提纯或者用一种低导电率承载流体可溶性溶液的形成以便造成导电率低于1×10-7s/m的办法来改性的改性承载流体。
36.根据权利要求35的磁流变材料，其特征是其中承载流体选自由矿物油、石腊油、硅油、(聚)硅氧烷聚合物、和全氟化聚醚所组成的组中。
37.根据权利要求1的硅流变材料，其特征是其中颗粒成分由顺磁的、超顺磁的或铁磁的化合物所构成。
38.根据权利要求37的磁流变材料，其特征是其中颗粒成分由一种选自以下所组成的组中的材料构成铁;铁合金，氧化铁;氮化铁;碳化铁;羰基铁;二氧化铬;低碳钢;硅钢;镍;钴;及其混合物。
39.根据权利要求1的磁流变材料，其特征是其中颗粒成分选自由以下所组成的组中单纯铁粉;还原铁粉;氧化铁粉/单纯铁粉的混合物;和氧化铁粉/还原铁粉的混合物。
40.根据权利要求1的磁流变材料，其特征是还包括表面活化剂。
41.根据权利要求40的磁流变材料，其特是其中表面活化剂选自由以下所组成的组中油酸亚铁和环烷酸盐;磺酸盐;磷酸脂;硬脂酸;甘油单油酸;倍半油酸脱水山梨糖醇;硬脂酸盐;月桂酸盐;脂肪酸;脂肪醇;氟代脂肪族的聚合酯;和钛酸盐、铝酸盐或锆酸盐耦合剂。
42.根据权利要求41的磁流变材料，其特征是其中表面活化剂是磷酸酯;氟代脂肪族的聚合酯;或一种耦合剂。
43.根据权利要求1的磁流变材料，其特征是其中承载流体按体积占总的磁变材料体积的百分之40到95，颗粒成分按体积占百分之5到50，而触变添加剂占百分之0.1到10。
44.根据权利要求43的磁流变材料，其特征是其中承载流体占总的磁流变材料体积的百分之60到85，颗粒成分占体积的百分之15到40，而触变添加物占体积的百分之0.5到50。
全文摘要
磁流变材料包含承载流体、颗粒成分和提供抗颗粒沉降稳定性的触变添加剂。触变添加剂可是一种氢键触变剂、聚合物改性的金属氢化物，或其混合物。使用触变添加物产生一种触变网状物，它对减少在磁流变材料颗粒沉降是不寻常地有效。
文档编号C10N30/04GK1088020SQ9312074
公开日1994年6月15日 申请日期1993年10月30日 优先权日1992年10月30日
发明者K·D·韦斯, D·A·尼克松, J·D·卡尔松, A·J·玛吉达 申请人:洛德公司