[发明专利]氧化铁粒子及其制备方法与电流变液

说明书

技术领域

本发明涉及电流变液材料技术领域，尤其涉及氧化铁粒子及其制备方法与电流变液。

背景技术

电流变液是由高介电常数的固体微颗粒和低介电常数的绝缘基础液组成的悬浮液。在外加电场的作用下，它可以瞬间由液态变为固态，其粘度急剧增加以至失去流动性。在电场的作用下电流变液表现出类似固体的行为，具有一定的屈服强度，并且可以通过改变外加电场的大小实现对材料强度的连续调控。在外电场撤销后电流变液材料迅速恢复到初始状态。基于电流变液响应速度快、可连续调控等特性，其在汽车减振器、碰撞缓冲装置、制动装置、离合器、阻尼器、变速器和隔振缓冲器等中的应用引起了广泛关注。另外某些具有特殊功能的装置也逐渐被开发出来，如控制阀、假肢膝关节、活塞组件和抛光装置等。由此可知，电流变液已经成为辅助传统机械智能化的重要材料。

电流变液在长期使用过程中，性能会逐步退化或减弱，当退化或减弱到一定程度时，电流变液体就无法工作或失效。电流变液性能的退化和失效，主要有两方面原因：一、电的击穿；二、非电原因，即分散相粒子的凝聚和沉淀，这将阻碍在电场作用下粒子链的形成，而粒子链是屈服应力产生的根源，因此分散相粒子的抗沉淀性能是电流变液体的一个非常重要的指标，并且抗沉淀性能也是决定电流变液寿命的一个重要的因素。因此获得具有良好的抗沉淀性能的分散相粒子具有重要的意义。

电流变液主要分为无机体系电流变液和有机高分子聚合物体系电流变液。无机类材料曾经是电流变液的主要研究对象，无机类材料分为金属氧化物和金属盐类两大类，金属氧化物作为分散相粒子的种类很多，已知的有二氧化硅、二氧化锡、二氧化钛和三氧化二铝等。但其中很多的分散相粒子的抗沉淀性能较差。

为了改善分散相粒子的抗沉淀性能，研究者开始采用复合材料作为分散相粒子，通过粒子芯部控制或调节整个粒子的密度或比重；另外也有采用空心粒子作为电流变液的分散相粒子，如空心铝球、空心银球等。但上述材料作为电流变液的分散性粒子抗沉淀性能仍然较差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种抗沉淀性能较好的氧化铁粒子的制备方法。

本发明提供了一种氧化铁粒子的制备方法，包括以下步骤：

a）将铁盐、碱性化合物与分散剂在溶剂中混合，反应后得到氢氧化氧铁，将所述氢氧化氧铁进行二氧化硅包覆；

b）将步骤a）得到的产物进行热处理；

c）将步骤b）得到的产物在碱性化合物溶液中进行超声处理，得到氧化铁粒子。

优选的，得到氧化铁粒子后还包括：

采用改性剂对所述氧化铁粒子进行改性，得到改性后的氧化铁粒子。

优选的，所述分散剂为聚乙二醇。

优选的，所述热处理的温度为350℃~500℃。

优选的，氢氧化氧铁进行二氧化硅包覆的过程具体为：

将氢氧化氧铁、表面活性剂与正硅酸乙酯混合，反应后得到二氧化硅包覆的氢氧化氧铁。

优选的，所述表面活性剂为硅烷偶联剂或聚乙烯吡咯烷酮。

优选的，所述分散剂与所述铁盐的质量比为0.01~0.3:1。

本发明还提供了一种上述方案制备的氧化铁粒子，所述氧化铁粒子为纳米空心结构。

本发明还提供了一种电流变液，包括：

上述方案制备的氧化铁粒子；

基础液；

所述氧化铁粒子与所述基础液的质量比为0.2~0.4:1。

优选的，所述电流变液中还包括添加剂，所述添加剂为丙三醇或硅烷偶联剂。

本发明提供了一种氧化铁粒子的制备方法，首先将铁盐、碱性化合物与分散剂混合，反应后得到纳米氢氧化氧铁；再将纳米氢氧化氧铁进行二氧化硅包覆，然后进行热处理，使氢氧化氧铁去羟基化，得到二氧化硅包覆的氧化铁，最后将二氧化硅包覆的氧化铁在碱性化合物中进行超声处理，除去氧化铁粒子外层包覆的二氧化硅，从而得到纳米空心氧化铁粒子。由于氧化铁粒子制备成空心粒子后，其内部的中空结构使得粒子的平均密度较小，从而有利于粒子在基础油中抗沉淀性能的提升。另一方面，氧化铁粒子为纳米结构，也有利于其抗沉淀性能的提高。

附图说明

图1为本发明实施例与对比例制备的电流变液在20℃下电场强度与剪切应力的关系曲线图；

图2为本发明实施例与对比例制备的电流变液在20℃下电场强度与电流密度的关系曲线图；

图3为本发明实施例与对比例制备的电流变液的抗沉淀率与放置时间的关系曲线图；