[發(fā)明專利]一種用于密封的磁流變液

有效

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• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103789068A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 李德才;王四棋
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C10M169/04
• 分類號: C10M169/04;H01F1/44;C09K3/10;C10N40/14;C10N30/06
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技術領域

本發(fā)明涉及一種磁流變液，具體為一種用于密封的磁流變液。

背景技術

磁流變液主要由微米級鐵磁性顆粒、基載液和添加劑組成，是一種在外加磁場作用下能夠瞬間從自由流動的液體轉變?yōu)榘牍腆w甚至固體，呈現出可控流變特性的智能材料，主要應用于減振、拋光等領域。磁性液體是將納米級磁性顆粒均勻分散于基載液內的磁性液態(tài)物質，主要應用于密封、潤滑、傳熱等領域。磁流變液相比磁性液體具有較高的磁導率，在密封應用過程中耐壓能力相對較高，但由單一的微米級磁性顆粒組成的磁流變液在磁場作用下表現出類固體狀態(tài)，實現密封“零泄漏”相對較困難，及動密封應用過程中存在發(fā)熱量大等問題，另外，磁性液體的磁導率相對較低，使得磁性液體在密封過程中耐壓能力有限。因此，如何有效改變磁流變液在磁場作用下的類固體狀態(tài)而實現密封“零泄漏”，同時提高磁性密封介質的磁導率是磁流變液在密封領域應用的一個難題。為此，本發(fā)明提出了一種由微-納米級磁性顆粒構成懸浮相的磁流變液，以促進磁流變液在密封領域的廣泛應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題：

針對磁性液體在密封應用中耐壓能力低這一問題，本發(fā)明特提出了一種由微-納米級磁性顆粒共同作為懸浮相而制成的磁流變液，該磁流變液相比由納米級磁性顆粒制成的磁性液體的磁導率較大，應用于密封裝置的耐壓能力較高，且該磁流變液能有效改善由微米級磁性顆粒制成的磁流變液在磁場作用下的類固體狀態(tài)，滿足密封應用所需的“零泄漏”要求，具有較好的應用前景。

本發(fā)明的技術方案：

該磁流變液由微-納米級的磁性顆粒、基載液和添加劑組成。所述微-納米級的磁性顆粒由微米級磁性顆粒與納米級磁性顆粒組成，其質量百分比為47～89.5%，且微米級磁性顆粒與納米級磁性顆粒的質量比范圍為0.2:1～4.5:1，其中，微米級磁性顆粒粒徑范圍為2μm～20μm，納米級磁性顆粒粒徑范圍為1nm～15nm，另外，所述基載液的質量百分比為10～50%，所述添加劑的質量百分比為0.5～3%。所述的添加劑為油酸，所述基載液為去離子水、硅油、礦物油、烴類油、丙三醇中的任意一種。微米級磁性顆粒對應的磁流變液在磁場作用下表現為類固體，一般呈現出相對較硬的簇狀結構，各微簇團間易出現微間隙，若將其應用于密封裝置中易造成被密封體的泄漏；磁性液體是一種采用納米級磁性顆粒作為懸浮相的液體，在磁場作用下仍為液態(tài)，連續(xù)性較好，但相對磁流變液磁導率較低，以致在密封應用中耐壓能力有限。采用一定組分微-納米級磁性顆粒作為懸浮相制得的磁流變液，在磁場作用下，微觀上表現為，微-納米級磁性顆粒沿著磁力線方向有序排列，微米級磁性顆粒形成主鏈結構，納米級顆粒能夠有效填補微米級顆粒間的間隙，形成致密的鏈結構；宏觀上表現為，磁場作用下納米級磁性顆粒對應的液態(tài)狀物質與微米級磁性顆粒對應的類固體物質間相互填補，形成一道穩(wěn)定的密封層。該發(fā)明對應的磁流變液能夠滿足密封所需高耐壓、零泄漏的密封需求。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明為一種由微-納米級磁性顆粒共同作為懸浮相而制成的磁流變液，該磁流變液能有效改善由微米級磁性顆粒制成的磁流變液在磁場作用下的類固體狀態(tài)，滿足密封應用所需的“零泄漏”要求；該磁流變液較由納米級磁性顆粒制成的磁性液體的磁導率高，使得應用該磁流變液密封裝置的耐壓能力顯著提高，應用前景更加廣闊。

具體實施方式

先在燒杯中注入400毫升去離子水，然后稱取18克微米級磁性顆粒和12克納米級磁性顆粒，分別均勻倒入盛有去離子水的燒杯中，攪拌，并加熱到80℃，再加入12毫升的油酸，在80℃溫度下攪拌3小時。然后，從燒杯中倒出加熱后的混合液，并對之進行清洗，用去離子水進行多次清洗，直至混合物酸堿度呈中性，在真空干燥后與16克基載液礦物油進行混合，攪拌2小時，最后在球磨機上進行機械混合5小時即可得到本發(fā)明應用于密封的磁流變液。由密封材料動密封實驗可知，同等條件下，本發(fā)明的磁性液體的耐壓能力為常見磁性液體耐壓能力的3倍多。