[发明专利]一种碳包覆磁流变液

说明书

技术领域

该项发明是一种用于航空航天、机械、车辆、军工或者土木建筑结构智能减振(震)用的智能磁流变液。

背景技术

磁流变液是一种极具应用前景的智能材料，然而，磁流变液现存的最主要问题是易于沉淀、稳定性差、零场粘度较高。如何提高磁流变液的稳定性及降低零场粘度是研究者们重点解决的焦点问题。

鉴于超声波分散的作用是给羰基铁粉表面附着活性物质的启发，我们采用碳包覆技术对羰基铁粉进行改进处理。碳包覆羰基铁粉颗粒是一种新型的纳米碳/金属复合材料，其中外围包覆的石墨片层紧密围绕羰基铁粉颗粒有序排列，形成坚硬的壳体结构。首先，由于碳的相对密度较小，羰基铁粉和其裹覆在一起，减小了软磁颗粒的密度，增大了软磁颗粒的比表面积，大大改善了磁流变液的沉降稳定性和再分散性，同时也降低了磁流变液的重量；其次，由于碳包覆的存在，可避免核心金属羰基铁粉的氧化，起到了很好的保护作用，提高了磁流变液的抗氧化性。随着碳包覆技术的发展，目前已经有技术把10nm的碳包覆于羰基铁粉核上，碳包覆对羰基铁粉的起始磁导率和饱和磁导率强度没有较大影响，同时又降低了矫顽力。对纳米级的羰基铁粉和微米级的羰基铁粉都能包覆。同时，采用共热解法，使得碳包覆层表面光滑，减少了颗粒之间以及颗粒与载液之间的摩擦，降低了零场粘度。

本发明正是解决磁流变液的上述几大主要问题：一、提高磁流变液的沉降稳定性。二、减小磁流变液密度，降低磁流变液重量。三、提高磁流变液的抗氧化性，解决磁流变液长期使用过程中的氧化问题。四、减少了颗粒之间以及颗粒与载液之间的摩擦，降低了磁流变液的零场粘度，这些优点使得该种材料应用更加广泛，可以应用于航空航天等高端领域。

发明内容

技术问题：通常磁流变液抗沉降性差，质量重，极易氧化，零场粘度大。这些缺点大大影响了其在军事、航天、土木、机械等领域中的应用。

技术方案：本发明的碳包覆磁流变液包括磁性颗粒、载液、表面活性剂、触变剂、抗氧化剂、固体润滑剂和分散剂；以上各材料占磁流变液质量百分比的比例分别为：

所述的磁性颗粒为碳包覆羰基铁粉和普通羰基铁粉的混合物，按质量比，碳包覆羰基铁粉∶普通羰基铁粉＝1∶1，

所述的碳包覆羰基铁粉颗粒粒径在1～10μm，羰基铁粉的粒径为0.1～10μm。

所述的载液为标号500的硅油或植物油，表面活性剂为聚乙二醇或十二烷基苯盐，抗氧化剂为苯基类，触变剂采用有机膨润土，固体润滑剂为石墨，分散剂为液体石蜡。

所述的碳包覆羰基铁粉的加入，不仅没有影响到羰基铁粉的力学性能，而且对羰基铁粉的团聚有一定的抑制作用。同时包覆层对延缓羰基铁粉氧化起到了一定的作用。相对密度的降低，解决了质量重带来的不便，使得该种材料能够应用于航空航天等领域。

有益效果：通过把碳包覆羰基铁粉颗粒加入到磁流变液中，不仅可以显著降低质量，提高其沉降稳定性，而且还能够提高其抗氧化性，降低其零场粘度。本发明的磁流变液在静置6个月以后，沉降量不超过3％，且无明显团聚，在外加磁场下(1T)此高性能磁流变液剪切屈服应力仍能够达到60kPa。

具体实施方式

本发明的碳包覆磁流变液包括磁性颗粒(碳包覆羰基铁粉、普通羰基铁粉)、载液、表面活性剂、触变剂、抗氧化剂、固体润滑剂和分散剂；以上各材料占磁流变液质量百分比的比例分别为：

载液为标号为500的硅油或高精植物油、表面活性剂为聚乙二醇或十二烷基苯类、抗氧化剂为苯基类，分散剂为液体石蜡。其磁性颗粒中碳包覆羰基铁粉的平均粒径为1～10μm，普通羰基铁粉的平均粒径为0.1～10μm，碳包覆羰基铁粉在液体中优选10～40％重量百分比；普通羰基铁粉在液体中优选10～40％重量百分比；载液在液体中优选15～45％重量百分比；表面活性剂采用聚乙二醇、十二烷基苯盐；表面活性剂在液体中优选1～3％重量百分比；触变剂采用有机膨润土，触变剂在液体中优选0.5～2％重量百分比；抗氧化剂采用苯基-α-萘胺，抗氧化剂在液体中优选0.5～2％重量百分比；固体润滑剂采用石墨，固体润滑剂在液体中优选1～3％重量百分比；分散剂采用液体石蜡，分散剂在液体中优选1～3％重量百分比。

下面将具体举例说明本法的配方：

实例一：取经表面处理后的碳包覆羰基铁粉30克和普通级羰基铁粉48克，甲基硅油48克。固体润滑剂石墨3.6克，触变剂有机膨润土0.6克，十二烷基硫酸钠2.4克，抗氧化剂苯基-α-萘胺1.2克，液体石蜡1.2克。