[发明专利]一种用于密封的磁流变液

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁流变液，具体为一种用于密封的磁流变液。

背景技术

磁流变液主要由微米级铁磁性颗粒、基载液和添加剂组成，是一种在外加磁场作用下能够瞬间从自由流动的液体转变为半固体甚至固体，呈现出可控流变特性的智能材料，主要应用于减振、抛光等领域。磁性液体是将纳米级磁性颗粒均匀分散于基载液内的磁性液态物质，主要应用于密封、润滑、传热等领域。磁流变液相比磁性液体具有较高的磁导率，在密封应用过程中耐压能力相对较高，但由单一的微米级磁性颗粒组成的磁流变液在磁场作用下表现出类固体状态，实现密封“零泄漏”相对较困难，及动密封应用过程中存在发热量大等问题，另外，磁性液体的磁导率相对较低，使得磁性液体在密封过程中耐压能力有限。因此，如何有效改变磁流变液在磁场作用下的类固体状态而实现密封“零泄漏”，同时提高磁性密封介质的磁导率是磁流变液在密封领域应用的一个难题。为此，本发明提出了一种由微-纳米级磁性颗粒构成悬浮相的磁流变液，以促进磁流变液在密封领域的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

针对磁性液体在密封应用中耐压能力低这一问题，本发明特提出了一种由微-纳米级磁性颗粒共同作为悬浮相而制成的磁流变液，该磁流变液相比由纳米级磁性颗粒制成的磁性液体的磁导率较大，应用于密封装置的耐压能力较高，且该磁流变液能有效改善由微米级磁性颗粒制成的磁流变液在磁场作用下的类固体状态，满足密封应用所需的“零泄漏”要求，具有较好的应用前景。

本发明的技术方案：

该磁流变液由微-纳米级的磁性颗粒、基载液和添加剂组成。所述微-纳米级的磁性颗粒由微米级磁性颗粒与纳米级磁性颗粒组成，其质量百分比为47～89.5%，且微米级磁性颗粒与纳米级磁性颗粒的质量比范围为0.2:1～4.5:1，其中，微米级磁性颗粒粒径范围为2μm～20μm，纳米级磁性颗粒粒径范围为1nm～15nm，另外，所述基载液的质量百分比为10～50%，所述添加剂的质量百分比为0.5～3%。所述的添加剂为油酸，所述基载液为去离子水、硅油、矿物油、烃类油、丙三醇中的任意一种。微米级磁性颗粒对应的磁流变液在磁场作用下表现为类固体，一般呈现出相对较硬的簇状结构，各微簇团间易出现微间隙，若将其应用于密封装置中易造成被密封体的泄漏；磁性液体是一种采用纳米级磁性颗粒作为悬浮相的液体，在磁场作用下仍为液态，连续性较好，但相对磁流变液磁导率较低，以致在密封应用中耐压能力有限。采用一定组分微-纳米级磁性颗粒作为悬浮相制得的磁流变液，在磁场作用下，微观上表现为，微-纳米级磁性颗粒沿着磁力线方向有序排列，微米级磁性颗粒形成主链结构，纳米级颗粒能够有效填补微米级颗粒间的间隙，形成致密的链结构；宏观上表现为，磁场作用下纳米级磁性颗粒对应的液态状物质与微米级磁性颗粒对应的类固体物质间相互填补，形成一道稳定的密封层。该发明对应的磁流变液能够满足密封所需高耐压、零泄漏的密封需求。

本发明的有益效果：

本发明为一种由微-纳米级磁性颗粒共同作为悬浮相而制成的磁流变液，该磁流变液能有效改善由微米级磁性颗粒制成的磁流变液在磁场作用下的类固体状态，满足密封应用所需的“零泄漏”要求；该磁流变液较由纳米级磁性颗粒制成的磁性液体的磁导率高，使得应用该磁流变液密封装置的耐压能力显著提高，应用前景更加广阔。

具体实施方式

先在烧杯中注入400毫升去离子水，然后称取18克微米级磁性颗粒和12克纳米级磁性颗粒，分别均匀倒入盛有去离子水的烧杯中，搅拌，并加热到80℃，再加入12毫升的油酸，在80℃温度下搅拌3小时。然后，从烧杯中倒出加热后的混合液，并对之进行清洗，用去离子水进行多次清洗，直至混合物酸碱度呈中性，在真空干燥后与16克基载液矿物油进行混合，搅拌2小时，最后在球磨机上进行机械混合5小时即可得到本发明应用于密封的磁流变液。由密封材料动密封实验可知，同等条件下，本发明的磁性液体的耐压能力为常见磁性液体耐压能力的3倍多。