[发明专利]一种具有高稳定性的三分散相磁流变液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高稳定性的三分散相磁流变液及其制备方法，属于磁流变液技术领域，按照质量百分含量由以下原料组成：磁粉@聚合物：40‑85wt％、四氧化三铁@聚合物：1‑15wt％、四氧化三铁/无机复合材料：0.01‑2wt％、载液：10‑50wt％；四氧化三铁@聚合物具有超高沉降稳定性，极大提升磁粉悬浮性，四氧化三铁无机复合材料作为支撑结构，防止磁粉聚集，同时两者均具有强磁性，能够增强磁流变液的屈服应力。本发明不仅能够提高磁流变液沉降稳定性，还可以增强磁流变液的屈服应力，沉降稳定性30天可达99％以上，基本可实现无沉降，屈服应力可达80kPa以上，远高于传统单相磁流变液。同时本发明制备方法简单，价格低廉，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于磁流变液技术领域，具体涉及一种具有高稳定性的三分散相磁流变液及其制备方法。

背景技术

磁流变液是一种磁响应型智能材料，它是由磁颗粒在非磁性载液中分散而成。磁流变液中的磁性颗粒在外界磁场的作用下，能够从随机的无序状态转变成沿外界磁场方向分布的有序链状结构，这种微观结构的转变宏观表现为磁流变液从液体转变为类固体；当撤去外界磁场时，有序的链状结构又转变为无序的随机结构，这种转变是可逆的、迅速的，一般在几毫秒内完成，具有力学特性。磁流变液由于其响应快、可逆性好、以及可通过调节磁场大小来实现材料的力学性能连续控制等特点，已应用于汽车、桥梁建筑、航天航空等多个领域，具有非常强大的市场潜力。

对于磁流变液，高屈服应力和无沉降是最重要的两项参数。由于磁颗粒密度较大，造成严重的沉降问题，这是限制其广泛应用的关键问题。为解决这一问题，磁流变液多采用添加表面活性剂、触变剂、润滑剂等增强磁流变液的沉降稳定性，但由于添加剂是非磁性物质，会削弱磁流变液屈服应力。近年来，一些磁性纳米材料被引入磁流变液中，其作为添加剂能够增强屈服应力，但沉降稳定性距离无沉降仍有一定差距，沉降稳定性有待进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的传统添加剂会削弱磁流变液的屈服应力等问题，本发明提供了一种具有高稳定性的三分散相磁流变液及其制备方法，该三分散相磁流变液具有高沉降稳定性及高屈服应力，可实现无沉降，该制备方法简单、价格低廉，便于工业生产和应用。

本发明通过如下技术方案实现：

一种具有高稳定性的三分散相磁流变液，按照质量百分含量由以下原料组成：

磁粉@聚合物：40-85wt％；

四氧化三铁@聚合物：1-15wt％；

四氧化三铁/无机复合材料：0.01-2wt％；

载液：10-50wt％。

进一步地，所述磁粉@聚合物中磁粉包括但不限于铁粉、镍粉、钴粉、氮化铁、碳化铁中的一种或几种，所述磁粉的粒径为1-15μm；

所述四氧化三铁@聚合物具有单一规则形貌，包括但不限于立方体、球形、梭形等等，其粒径为100-1000nm；

所述四氧化三铁/无机复合材料中四氧化三铁粒径为5-100nm；

所述聚合物包括但不限于聚吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇；

所述无机材料具有棒状、纤维状、管状等结构，且长度为0.05-10μm，包括但不限于埃洛石纳米管、纤维素、凹凸棒石等等。

另一方面，本发明提供了一种具有高稳定性的三分散相磁流变液的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤一：磁粉表面修饰：

将一定量聚合物加入到100mL去离子水中，氮气保护下搅拌溶解，再加入一定量微米级磁粉，超声分散后连续搅拌2h，磁选分离，真空干燥，制得磁粉@聚合物备用，其中，微米级磁粉与聚合物的质量比为5～20：1；