專利名稱：磁流變粘彈性流體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛工程、宇航工程、艦船工程、海洋工程等領(lǐng)域振動(dòng)與沖擊控制隔離裝置的新型磁流變材料，特別涉及一種磁流變粘彈性流體及其制備方法。
背景技術(shù)：
磁流變材料(Magneto-rheological materials)自20世紀(jì)40年代問世后，尤其在自20世紀(jì)90年代開始受到高度重視后，如今正體現(xiàn)出如火如荼的研究景象。磁流變液(MRF)的原理是可磁化微粒分散在載體液中，加入某些添加劑提高其抗沉降性能、抗團(tuán)聚性能和耐磨性能等。在外磁場(chǎng)中表現(xiàn)出毫秒級(jí)尺度的流變可控效應(yīng)。這種可控的特性在振動(dòng)與沖擊控制領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景，目前在汽車MR半主動(dòng)懸架、艦炮后坐力控制和橋梁拉索振動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。雖然如此，磁流變液的一些固有缺陷仍限制它的大規(guī)模應(yīng)用，如長(zhǎng)時(shí)間存放后的磁性顆粒沉降問題、鐵磁顆粒對(duì)器件磨損造成的密封問題、磁流變液減振器的蓄能器密封問題、使用穩(wěn)定性的溫度范圍仍不夠大等。從最先的磁流變液，到后來經(jīng)不同的研究人員發(fā)明出的新型磁流變材料，如磁流變脂、磁流變凝膠、磁流變彈性體等，目的皆是為克服磁流變液的這些固有缺陷，并改善相應(yīng)的流變性能。這些新型磁流變材料都是在改變作為鐵磁顆粒分散用的基體材料，如磁流變酯旨在解決沉降問題，磁流變彈性體旨在解決沉降、并用于變剛度控制等，目前還沒有具有可壓縮的磁流變流體材料。粘彈性流體材料出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已被認(rèn)為是目前綜合性能最佳的隔減振材料而被大量使用在新型的高速列車、軍事裝備、工程機(jī)械等領(lǐng)域。其中典型代表是彈性膠泥，彈性膠泥的主體成份為高聚合度線狀聚硅氧烷，因而具有流動(dòng)性，其粘度可依聚硅氧烷的分子主鏈長(zhǎng)度而控制。由于聚硅氧烷分子鏈呈螺旋狀，故該材料表現(xiàn)出體積可壓縮性(壓縮后可自行恢復(fù)至初始體積)，這在實(shí)際減振應(yīng)用中便表現(xiàn)出儲(chǔ)能特性。聚硅氧烷分子主鏈上的S1-O鍵能達(dá)370kJ/mol，因而具有極高的熱穩(wěn)定性，能工作在-9(T250°C。此夕卜，結(jié)合彈性膠泥的高耗能 模量特性(吸收率達(dá)80%以上)、高容量特性(在IOOkJ以上)，使其成為一種非常理想的減振材料。彈性膠泥終究不是一種智能材料，因而選用彈性膠泥作為磁流變材料的基質(zhì)，使其在工作時(shí)結(jié)合人為控制過程，將進(jìn)一步發(fā)揮可壓縮性、寬的溫度適應(yīng)性、長(zhǎng)期不發(fā)生沉降與團(tuán)聚、流變學(xué)特性可控等優(yōu)勢(shì)。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種磁流變粘彈性流體及其制備方法。該磁流變粘彈性流體具有可壓縮性，提高磁流變膠泥的耐磨損性能，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命；載體液的零磁場(chǎng)粘度較大，懸浮相長(zhǎng)期不發(fā)生沉降與團(tuán)聚現(xiàn)象，有良好的靜止穩(wěn)定性；載體介質(zhì)和添加劑具有較寬的溫度適應(yīng)范圍，磁流變粘彈性流體材料在-9(T250°C溫度范圍穩(wěn)定性良好。本發(fā)明的磁流變粘彈性流體，所述流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉15 70%、甲基硅氧烷25 80%、苯基硅氧烷3 4%、堿性催化劑O. Γθ. 2%、中和劑O. Γθ. 3%、封端劑O. Γθ. 3%、觸變劑O. Γθ. 3%、潤(rùn)滑劑O. 2^0. 5% ；進(jìn)一步，所述流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉50%、甲基硅氧烷45%、苯基硅氧烷4%、堿性催化劑O. 1%、中和劑O. 2%、封端劑O. 2%、觸變劑O. 2%、潤(rùn)滑劑O. 3% ；進(jìn)一步，所述羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為O. 5^40微米;進(jìn)一步，所述羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為f 20微米;進(jìn)一步，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷中的一種或兩種以上的混合物；所述苯基娃氧燒為環(huán)狀聚_■苯基娃氧燒、環(huán)狀甲基苯基娃氧燒中的一種或者兩種以上混合物；所述堿性催化劑為氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化銫，氫氧化鋰中的一種或者混合物；所述中和劑為硅基磷酸脂；所述封端劑為六甲基二硅氧烷；所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑；所述潤(rùn)滑劑為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨、固體脂肪酸中的一種或者兩種以上混合物。本發(fā)明還公開一種磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表 面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉2 4%的異丙醇以14(Γ160米/分的球磨線速度球磨3(Γ50分鐘；然后將球磨后的混合液在真空度為-O.1MPa,溫度為78(T815°C下烘干4飛小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到9(TllO°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105 115°C反應(yīng)75 105分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為135 145°C下反應(yīng)135 165分鐘后，再在溫度為175 185°C，壓強(qiáng)為-O.1MPa下反應(yīng)90 110分鐘，然后降溫至2(T30°C，制得磁流變粘彈性流體；進(jìn)一步，步驟a中，對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉3%的異丙醇以150米/分的球磨線速度球磨40分鐘；然后將球磨后的混合液在真空度為-O.1MPa,溫度為805°C下烘干5小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；進(jìn)一步，步驟b中，按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到110°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到110°C反應(yīng)90分鐘；進(jìn)一步，步驟C中，向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為140°C下反應(yīng)150分鐘后，再在溫度為180°C，壓強(qiáng)為-O.1MPa下反應(yīng)100分鐘，然后降溫至25°C，制得磁流變粘彈性流體。本發(fā)明的有益效果采用可壓縮性基體材料作為載體，其體積具有可壓縮性(可達(dá)10%左右)；采用羥基鐵粉作為懸浮介質(zhì)在外加磁場(chǎng)作用下，其流變學(xué)特性可控若制備成塑性固體，則儲(chǔ)能模量與耗能模量可控；若制備成流體，則剪切應(yīng)力受外加磁場(chǎng)控制。采用潤(rùn)滑劑提高磁流變膠泥的耐磨損性能，進(jìn)而延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命；載體液的零磁場(chǎng)粘度較大，懸浮相長(zhǎng)期不發(fā)生沉降與團(tuán)聚現(xiàn)象，有良好的靜止穩(wěn)定性；載體介質(zhì)和添加劑具有較寬的溫度適應(yīng)范圍，磁流變粘彈性流體材料在-90-250°C溫度范圍穩(wěn)定性良好；磁流變粘彈性流體在剪切率3001/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度由0~0.6T，剪切應(yīng)力變化范圍為75 105KPa，零磁場(chǎng)粘度為4.5 6Pa S。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中的原料中重量均為重量百分比X10KG。實(shí)施例一本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉50%、甲基硅氧烷45%、苯基硅氧烷4%、堿性催化劑0.1%、硅基磷酸脂0.2%、六甲基二硅氧烷0.2%、觸變劑0.2%、潤(rùn)滑劑0.3% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為10 20微米。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉3%的異丙醇以150米/分的球磨線速度球磨40分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為805°C下烘干5小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到100°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到110°C反應(yīng)90分鐘；c.向步驟b中加入加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑并在溫度為140°C下反應(yīng)150分鐘后在溫度為180°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)100分鐘，然后降溫至25°C，制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷。本實(shí)施例中，將八甲基環(huán)四硅氧烷按照同等重量百分比替換為十甲基環(huán)五硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化鈉。本實(shí)施例中，將氫氧化鈉按照同等重量百分比替換為氫氧化鉀、氫氧化銫和氫氧化鋰中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑；本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為磷酸鋅。本實(shí)施例中，將磷酸鋅按同等重量百分比替換為硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。
本實(shí)施例制得的磁流變粘彈性流體通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利AntonPaar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到磁流變粘彈性流體在剪切率3001/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 6T，剪切應(yīng)力為100. 40KPa，零磁場(chǎng)粘度為4. 5Pa S。實(shí)施例二本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉15%、甲基硅氧烷81. 4%、苯基硅氧烷3%、堿性催化劑0. 1%、硅基磷酸脂0. 1%、六甲基二硅氧烷0. 1%、觸變劑0. 1%、潤(rùn)滑劑0. 2% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為2(T30微米；觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉2%的異丙醇以140米/分的球磨線速度球磨30分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為780°C下烘干4小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到90°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105°C反應(yīng)75分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為135°C下反應(yīng)135分鐘后，再在溫度為175°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)90分鐘，然后降溫至20°C，制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為十甲基環(huán)五硅氧烷。本實(shí)施例中，將十甲基環(huán)五硅氧烷按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將環(huán)狀甲基苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚~■苯基娃氧燒、環(huán)狀甲基苯基娃氧燒的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化鉀。本實(shí)施例中，將氫氧化鉀按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化銫和氫氧化鋰中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為硫酸銀。本實(shí)施例中，將硫酸銀按同等重量百分比替換為磷酸鋅、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例制得的磁流變粘彈性流體通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利AntonPaar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到制得的磁流變粘彈性流體在剪切率300 I/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 3T，剪切應(yīng)力為52. 78KPa，零磁場(chǎng)粘度為5. 9Pa S。實(shí)施例三本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉70%、甲基硅氧烷24. 4%、苯基硅氧烷4%、堿性催化劑0. 2%、硅基磷酸脂0. 3%、六甲基二硅氧烷0. 3%、觸變劑0. 3%、潤(rùn)滑劑0. 5% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為3(T40微米；觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉4%的異丙醇以160米/分的球磨線速度球磨50分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為820°C下烘干6小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到90°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105°C反應(yīng)75分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為135°C下反應(yīng)135分鐘后，再在溫度為175°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)90分鐘，然后降溫至20°C，制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷。本實(shí)施例中，將八甲基環(huán)四硅氧烷按照同等重量百分比替換為十甲基環(huán)五硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。 本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化銫。本實(shí)施例中，將氫氧化銫按照同等重量百分比替換為氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為二硫化鑰。本實(shí)施例中，將二硫化鑰按同等重量百分比替換為硫酸銀、磷酸鋅、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例制得的磁流變粘彈性流體通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利AntonPaar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到制得的磁流變粘彈性流體在剪切率3001/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 5T，剪切應(yīng) 力為lOOKPa，零磁場(chǎng)粘度為4. 8Pa S。實(shí)施例四
本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉65%、甲基硅氧烷30. 3%、苯基硅氧烷3. 5%、堿性催化劑0. 2%、硅基磷酸脂0. 1%、六甲基二硅氧烷0. 3%、觸變劑0. 1%、潤(rùn)滑劑0. 5% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為f 15微米；觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉4%的異丙醇以150米/分的球磨線速度球磨38分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為790°C下烘干4. 5小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到110°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105°C反應(yīng)90分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為140°C下反應(yīng)165分鐘后，再在溫度為180°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)90分鐘，然后降溫至25°C，制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷。本實(shí)施例中，將八甲基環(huán)四硅氧烷按照同等重量百分比替換為十甲基環(huán)五硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化鋰。本實(shí)施例中，將氫氧化鋰按照同等重量百分比替換為氫氧化鉀、氫氧化銫和氫氧化鈉中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為石墨。本實(shí)施例中，將石墨按同等重量百分比替換為硫酸銀、二硫化鑰、磷酸鋅、氟化石墨和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利Anton Paar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到制得的磁流變粘彈性流體在剪切率300 l/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 55T，剪切應(yīng)力為102KPa，零磁場(chǎng)粘度為5.3Pa S。實(shí)施例五本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉18.52%、甲基硅氧烷80%、苯基硅氧烷0. 38%、堿性催化劑0. 1%、硅基磷酸脂0. 3%、六甲基二硅氧烷0. 2%、觸變劑0. 3%、潤(rùn)滑劑0. 2% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為15 20微米；觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉3. 5%的異丙醇以145米/分的球磨線速度球磨48分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為810°C下烘干4. 8小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到95°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105°C反應(yīng)100分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為142°C下反應(yīng)162分鐘后，再在溫度為183°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)105分鐘，然后降溫至28°C， 制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷。本實(shí)施例中，將八甲基環(huán)四硅氧烷按照同等重量百分比替換為十甲基環(huán)五硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化鈉。本實(shí)施例中，將氫氧化鈉按照同等重量百分比替換為氫氧化鉀、氫氧化銫和氫氧化鋰中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例中，所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為氟化石墨。本實(shí)施例中，將氟化石墨按同等重量百分比替換為硫酸銀、二硫化鑰、石墨、磷酸鋅和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例制得的磁流變粘彈性流體通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利AntonPaar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到制得的磁流變粘彈性流體在剪切率300 I/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 45T，剪切應(yīng)力為90KPa，零磁場(chǎng)粘度為5. 8Pa S。實(shí)施例六本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉40%、甲基硅氧烷58. 52%、苯基硅氧烷0. 3%、堿性催化劑0. 18%、硅基磷酸脂0. 3%、六甲基二硅氧烷0. 15%、觸變劑0. 15%、潤(rùn)滑劑0. 4% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為15 20微米；觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉3. 5%的異丙醇以145米/分的球磨線速度球磨48分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為810°C下烘干4. 8小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到95°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105°C反應(yīng)100分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為142°C下反應(yīng)162分鐘后在溫度為183°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)105分鐘，然后降溫至28 °C，制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷。本實(shí)施例中，將八甲基環(huán)四硅氧烷按照同等重量百分比替換為十甲基環(huán)五硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別；
本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別；本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化鈉。本實(shí)施例中，將氫氧化鈉按照同等重量百分比替換為氫氧化鉀、氫氧化銫和氫氧化鋰中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別；本實(shí)施例中，所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑；本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為磷酸鋅。本實(shí)施例中，將磷酸鋅按同等重量百分比替換為硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例制得的磁流變粘彈性流體通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利AntonPaar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到制得的磁流變粘彈性流體在剪切率300 I/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 40T，剪切應(yīng)力為78KPa，零磁場(chǎng)粘度為5. 5Pa S。實(shí)施例七本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體，流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉33. 4%、基硅氧烷65%、苯基硅氧烷0. 3%、堿性催化劑0. 1%、硅基磷酸脂0. 3%、六甲基二硅氧烷0. 3%、觸變劑0. 15%、潤(rùn)滑劑0. 45% ;羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為16 28微米；觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑。本實(shí)施例的磁流變粘彈性流體的制備方法，包括以下步驟
a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉2. 2%的異丙醇以153米/分的球磨線速度球磨44分鐘；然后將球磨后的混合液置于真空干燥箱中，在真空度為-0.1MPa，溫度為805°C下烘干5. 7小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到92°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到92°C反應(yīng)80分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為139°C下反應(yīng)138分鐘后，再在溫度為179°C，壓強(qiáng)為-0.1MPa下反應(yīng)105分鐘，然后降溫至28°C，制得磁流變粘彈性流體。本實(shí)施例中，所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷。本實(shí)施例中，將八甲基環(huán)四硅氧烷按照同等重量百分比替換為十甲基環(huán)五硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別；本實(shí)施例中，所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷。本實(shí)施例中，將苯基硅氧烷按照同等重量百分比替換為環(huán)狀甲基苯基硅氧烷；或者按照同等重量百分比替換為環(huán)狀聚二苯基硅氧烷、環(huán)狀甲基苯基硅氧烷的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別；本實(shí)施例中，所述堿性催化劑為氫氧化鈉。本實(shí)施例中，將氫氧化鈉按照同等重量百分比替換為氫氧化鉀、氫氧化銫和氫氧化鋰中的一種；或者按照同等重量百分比替換為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化鋰的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別；本實(shí)施例中，所述觸`變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑；本實(shí)施例中，所述潤(rùn)滑劑為磷酸鋅。本實(shí)施例中，將磷酸鋅按同等重量百分比替換為硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸中的一種；或者按照同等重量百分比替換為磷酸鋅、硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨和固體脂肪酸的混合物，均得到合格的磁流變粘彈性流體，所得的產(chǎn)品性質(zhì)并無明顯差別。本實(shí)施例制得的磁流變粘彈性流體通過磁流變液測(cè)試儀(奧地利AntonPaar公司的先進(jìn)磁流變測(cè)試系統(tǒng))檢測(cè)得到制得的磁流變粘彈性流體在剪切率300 I/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0. 38T，剪切應(yīng)力為98KPa，零磁場(chǎng)粘度為4. 8Pa S。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種磁流變粘彈性流體，其特征在于所述流體原料按重量百分比包括以下組份: 羥基鐵粉15 70%、甲基硅氧烷25 80%、苯基硅氧烷3 4%、堿性催化劑O. Γθ. 2%、中和劑O.Γ0. 3%、封端劑 O. Γ0. 3%、觸變劑 O. Γ0. 3%、潤(rùn)滑劑 O. 2^0. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變粘彈性流體，其特征在于所述流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉50%、甲基硅氧烷45%、苯基硅氧烷4%、堿性催化劑O. 1%、中和劑O.2%、封端劑O. 2%、觸變劑O. 2%、潤(rùn)滑劑O. 3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁流變粘彈性流體，其特征在于所述羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為O. 5^40微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁流變粘彈性流體，其特征在于所述羥基鐵粉包括球形與橢球形兩種形態(tài)的羥基鐵粉，粒徑為f 20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁流變粘彈性流體，其特征在于所述甲基硅氧烷為八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷中的一種或兩種以上的混合物；所述苯基硅氧烷為環(huán)狀聚 ~苯基娃氧燒、環(huán)狀甲基苯基娃氧燒中的一種或者兩種以上混合物；所述喊性催化劑為氧氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化銫，氫氧化鋰中的一種或者混合物；所述中和劑為硅基磷酸脂； 所述封端劑為六甲基二硅氧烷；所述觸變劑為無機(jī)礦物與有機(jī)銨的復(fù)合物并以膨潤(rùn)土為原料通過離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的有機(jī)膨潤(rùn)土觸變劑；所述潤(rùn)滑劑為磷酸鋅、 硫酸銀、二硫化鑰、石墨、氟化石墨、固體脂肪酸中的一種或者兩種以上混合物。
6.一種權(quán)利要求1所述的磁流變粘彈性流體的制備方法，其特征在于包括以下步驟a.對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉2 4%的異丙醇以14(Γ160米/分的球磨線速度球磨3(Γ50分鐘；然后將球磨后的混合液在真空度為-O.1MPa,溫度為78(T815°C下烘干4飛小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉；b.按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到9(Tll(TC 并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到105 115°C反應(yīng)75 105分鐘；c.向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為135 145°C下反應(yīng)135 165分鐘后，再在溫度為175 185°C，壓強(qiáng)為-O.1MPa 下反應(yīng)9(Γ110分鐘，然后降溫至2(T30°C，制得磁流變粘彈性流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁流變粘彈性流體的制備方法，其特征在于步驟a中，對(duì)羥基鐵粉進(jìn)行表面凈化與活化處理按設(shè)定重量百分比將羥基鐵粉、潤(rùn)滑劑加入到球磨機(jī)的球磨罐中，然后加入重量為羥基鐵粉3%的異丙醇以150米/分的球磨線速度球磨40分鐘； 然后將球磨后的混合液在真空度為-O.1MPa,溫度為805°C下烘干5小時(shí)，制得凈化羥基鐵粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁流變粘彈性流體的制備方法，其特征在于步驟b中，按設(shè)定重量百分比將甲基硅氧烷和苯基硅氧烷混合并均勻攪拌后加熱到110°C并加入設(shè)定重量百分比的堿性催化劑，然后加熱到110°C反應(yīng)90分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁流變粘彈性流體的制備方法,其特征在于步驟c中，向步驟b中加入設(shè)定重量百分比的步驟a中的凈化羥基鐵粉、觸變劑、中和劑和封端劑，并在溫度為140°C下反應(yīng)150分鐘后在溫度為180°C，壓強(qiáng)為-O.1MPa下反應(yīng).100分鐘，然后降溫至25°C，制得磁流變粘彈性流體 。
全文摘要
本發(fā)明公開一種磁流變粘彈性流體及其制備方法，所述流體原料按重量百分比包括以下組份羥基鐵粉15~70%、甲基硅氧烷25~80%、苯基硅氧烷3~4%、堿性催化劑0.1~0.2%、中和劑0.1~0.3%、封端劑0.1~0.3%、觸變劑0.1~0.3%、潤(rùn)滑劑0.2~0.5%；該磁流變粘彈性流體具有可壓縮性，提高磁流變膠泥的耐磨損性能，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命；載體液的零磁場(chǎng)粘度較大，懸浮相長(zhǎng)期不發(fā)生沉降與團(tuán)聚現(xiàn)象，有良好的靜止穩(wěn)定性；載體介質(zhì)和添加劑具有較寬的溫度適應(yīng)范圍，磁流變粘彈性流體材料在-90~250℃溫度范圍穩(wěn)定性良好；磁流變粘彈性流體在剪切率300 1/秒剪切條件下，磁感應(yīng)強(qiáng)度由0~0.6T，剪切應(yīng)力變化范圍為75~105KPa，零磁場(chǎng)粘度為4.5~6Pa·S。
文檔編號(hào)C10N40/14GK103031194SQ20121049559
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者廖昌榮, 謝磊, 周治江, 鞠銳, 袁四美 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)