[發明專利]一種三相磁流變液及其制備方法

有效

• 申請號: 201810342889.X
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108364743B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 楊健健;晏華;王大偉;胡志德;張寒松
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍勤務學院
• 主分類號: H01F1/44
• 分類號: H01F1/44;C08L91/06;C08K3/18;C08K3/22
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明涉及一種三相磁流變液及其制備方法，由下述組分按體積百分比組成：磁性顆粒：5~40%，載液：60~90%，磁流體：0.5~15%，乳化劑：0.05~5%，助表面活性劑0.03~3%。其零場黏度低，磁致儲能模量高，具有較強的磁流變效應，并且制備方法簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及智能材料涉及與制備技術領域，具體涉及一種三相磁流變液及其制備方法。

背景技術

磁流變液是由微米尺度的磁性固體顆粒均勻分散在液體介質中而形成的兩相懸浮體系，其物理狀態和流變特性能夠隨外加磁場的變化而發生變化：在無外磁場作用下表現為流動狀態良好的液體，而在強磁場作用下，黏度可瞬間增加兩個數量級以上，并呈現類似固體的力學特性，一旦去掉磁場后，又變成自由流動的流體。

制備高磁致效應且相對穩定的磁流變材料具有十分誘人的應用價值。一般來說，通過提高磁性顆粒含量或電流強度可以增強磁流變液的屈服應力。但將會導致磁流變液的零場黏度升高，磁流變器件質量、尺寸增大，同時還會增加磁流變裝置的電力負荷。選擇具有較大的飽和磁化強度的合金顆粒或非球形顆粒能夠增強磁流變效應，然而對大多數實際應用來說，材料制備復雜，成本較高。通過擠壓模式或電磁場協同作用，可以提高磁流變液的剪切屈服應力，其代價是增加了設備的復雜性。因此，研究增強磁流變效應的理論和方法，仍然是磁流變材料在工程應用中亟待解決的課題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種三相磁流變液及其制備方法，其零場黏度低，磁致儲能模量高，具有較強的磁流變效應，并且制備方法簡單，成本低。

本發明所述的三相磁流變液，由下述組分按體積百分比組成：

磁性顆粒：5~40%，載液：60~90%，磁流體：0.5~15%，乳化劑：0.05~5%，助表面活性劑0.03~3%。

進一步，所述磁性顆粒為羰基鐵粉或磁性鐵氧體粉末，所述磁性顆粒的平均粒徑為1~10μm。

進一步，所述載液為水、醇、烷烴、植物油、礦物油、硅油和聚a烯烴中的一種或多種的組合。

進一步，所述磁流體為水基磁流體或油基磁流體，包括溶劑和超聲分散于所述溶劑中的粒徑為3~15nm的磁性顆粒，所述磁性顆粒為γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄或鐵鈷鎳合金納米粒子，在磁流體中的體積百分比為0.1~2%；所述磁流體為水基磁流體、載液為油基時，所述乳化劑為二價金屬皂鹽、羊毛脂、膽固醇、聚醚和聚酯中的一種或多種的組合；所述磁流體為油基磁流體、載液為水基時，所述乳化劑為一價金屬皂鹽、聚酯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉鹽、聚醚、卵磷脂、阿拉伯膠、明膠和海藻膠類中的一種或多種的組合。

進一步，所述助表面活性劑為小分子酸、醇或酮類。

一種三相磁流變液的制備方法，其包括以下步驟：

1）取適量磁性顆粒，干燥；

2）將乳化劑和助表面活性劑溶解于載液中，然后加入磁流體，在轉速為800~3000rmp的條件下攪拌2~20min，再超聲波乳化2~10min，得到磁性微乳液；

3）將步驟1）干燥后的磁性顆粒加入到步驟2）得到的磁性微乳液中，在轉速為800~3000rmp的條件下攪拌2~20min，然后超聲波分散1~5min；高速攪拌是對磁流體進行粗分散，避免超聲波分散時溫度升高使磁流體揮發；

4）將步驟3）處理后的磁流變液置于真空干燥箱中除氣泡，即得到三相磁流變液，裝入干燥的塑料容器中密封即可長期保存。

進一步，所述步驟1）中干燥磁性顆粒的真空度為0.2MPa，溫度為80~100℃，時間為6~12h。