阅读说明：本技术 一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液及其制备方法 (Fluorocarbon-based compound high-temperature-resistant magnetorheological fluid and preparation method thereof ) 是由 田祖织 谢方伟 季锦杰 王书友 李昊鹏 黄咸康 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及智能材料制备技术领域,具体涉及一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液及其制备方法。本发明以羰基铁粉作为基材,硅油作为载液,通过使用氟碳表面活性剂和钛酸酯偶联剂作为添加剂进行复配,并辅以硅藻土作为触变剂制备得到耐高温磁流变液。磁流变液由下述组分按质量百分比组成：软磁性颗粒70～76％,载液20～26％,表面活性剂2～5％,触变剂2～3％。复配氟碳表面活性剂和钛酸酯偶联剂并采用基液置换与直接添加相结合的制备方法,有效提高了磁流变液的沉降稳定性和温度使用范围,适用于磁流变液传动装置、磁流变液阻尼器等场合。(The invention relates to the technical field of intelligent material preparation, in particular to a fluorocarbon-based compound high-temperature-resistant magnetorheological fluid and a preparation method thereof. The high-temperature-resistant magnetorheological fluid is prepared by taking carbonyl iron powder as a base material and silicone oil as a carrier liquid, compounding by taking a fluorocarbon surfactant and a titanate coupling agent as additives and taking diatomite as a thixotropic agent. The magnetorheological fluid consists of the following components in percentage by mass: 70-76% of soft magnetic particles, 20-26% of carrier liquid, 2-5% of surfactant and 2-3% of thixotropic agent. The compound fluorocarbon surfactant and titanate coupling agent are prepared by adopting a preparation method combining base liquid replacement and direct addition, so that the sedimentation stability and the temperature application range of the magnetorheological fluid are effectively improved, and the compound is suitable for occasions such as a magnetorheological fluid transmission device, a magnetorheological fluid damper and the like.)

一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液及其制备方法

技术领域

本发明涉及智能材料制备技术领域，具体涉及一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液及其制备方法。

背景技术

磁流变液是一种新型的智能材料，由微小尺寸的软磁性颗粒均匀分散在载液中形成独特的两相悬浮体系，其中包含三个主要成分，即颗粒、载液和添加剂，具有磁场可控特性。其基本特征是：在外加磁场作用下，磁流变液中的颗粒沿磁场方向形成纤维束状的链，阻碍了基载液的自由流动，使磁流变液从牛顿流体转变为具有一定剪切力的粘塑性流体，发生强烈的“固化”现象；而当外加磁场消失时，磁流变液恢复到自由流动状态(液态)。磁流变液因其具有独特的流变特性，调速简单方便、响应速度快、具有良好的恒转矩特性，在阻尼器、减振器、传动装置(离合器、制动器等)、抛光装置、复合构件等领域得到了广泛的应用。

目前大多数磁流变液用于阻尼器和减震器，主要性能指标是沉降稳定性和表观粘度。但对于传动装置而言，由于工作状态下严峻的散热问题，工作温度范围也是衡量磁流变液性能的一个重要指标。然而，现有商用磁流变液的最高工作温度通常小于130℃，这限制了磁流变液在传动装置上的应用。2018年4月17日申请的中国专利“一种三相磁流变液及其制备方法”(申请号：201810342889.X)，该方法制备的磁流变液零场黏度低，磁致储能模量高，具有较强的磁流变效应。2018年10月11日申请的中国专利“一种双分散磁流变液及其制备方法”(申请号：201811185919.7)，该方法通过在微米级羰基铁粉中添加少量纳米级磁性Fe₃O₄粒子，并采用明胶与多壁碳纳米管包裹羰基铁粉与Fe₃O₄作为分散相，制备一种双分散磁流变液,该方法可以显著提高磁流变液的沉降稳定性，而且能够增强磁流变液的磁性和流变性能。目前大多数专利都致力于解决磁流变液沉降问题，提高磁流变液的工作温度范围也是急需解决的一个问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液及其制备方法。采用氟碳表面活性剂和钛酸酯偶联剂复配，并通过基液置换与直接添加相结合的制备工艺，有效提高了磁流变液的温度使用范围和沉降稳定性，适用于磁流变液传动装置、磁流变液阻尼器等场合。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案；

磁流变液组分按质量百分比组成：软磁性颗粒70～76％，载液20～26％，表面活性剂2～5％，触变剂2～3％。

进一步，所述软磁性颗粒为羰基铁粉，其颗粒具有规则的球形结构、粒度分布均匀、平均粒径为3μm。

进一步，所述磁流变液载液采用具有优异粘温特性、工作温度可达200℃的硅油。

进一步，所述磁流变液中表面添加剂分别使用氟碳和钛酸酯偶联剂，触变剂为硅藻土。

进一步，所述磁流变液为油基磁流变液，混合使用基液置换法和直接添加法这两种方法。先将部分氟碳和钛酸酯通过无水乙醇溶解后，在水浴温度40℃情况下和羰基铁粉混合搅拌6小时；再将处理后的材料放入真空干燥箱中，排出多余气泡和无水乙醇；然后将经过处理的羰基铁粉颗粒研磨并筛网以防止结块。最后将载液硅油和触变剂硅藻土加入处理过得羰基铁粉中再次搅拌1个小时，在搅拌温度40℃，搅拌速度为400r/min,搅拌时间为6h(一次搅拌过程时间)+1h(二次搅拌过程时间)。同时将剩余氟碳和钛酸酯采用直接添加法，逐滴加入溶液中，最后将搅拌好的溶液通过超声波分散器分散制备得到高温磁流变液。

与现有技术相比，本发明所述的一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液，配方上采用氟碳和钛酸酯两种化学试剂按一定比例复配并加以硅藻土；工艺上采用基液置换和直接添加相结合的方法，有效提高了磁流变液的沉降稳定性和温度适用范围。

附图说明

图1为基于氟碳复配的耐高温磁流变液制备工艺流程

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液，其特征在于：由下述组分按质量百分比组成：软磁性颗粒70～76％，载液20～26％，表面活性剂2～5％，触变剂2～3％；

所述软磁性颗粒为羰基铁粉，其颗粒具有规则的球形结构、粒度分布均匀、平均粒径为3μm；

所述磁流变液载液采用具有优异粘温特性，工作温度可达200℃的硅油；

所述磁流变液中添加剂采用氟碳表面活性剂和钛酸酯表明添加剂，硅藻土作为触变剂，将这三种化学试剂按一定比例逐步添加。

其具体制备工艺示例如下：

称取190g羰基铁粉，3.8g钛酸酯，1.2g氟碳，50g硅油，5g硅藻土放置于真空度为0.1MPa、温度为120℃环境中，保持1小时后取出，除去羰基铁粉等材料表面的物理吸附水。

采用基液置换法，取一部分处理过得氟碳表面活性剂和钛酸酯偶联剂加入一定量无水乙醇中，放入超声波分散器中分散5分钟，使化学试剂充分溶解于无水乙醇中。再将处理好的溶液加入装有羰基铁粉的烧杯中，通过水浴锅维持制备过程中温度恒定为40℃，搅拌器转速为400r/min，时间为6个小时。

进一步，将搅拌、分散后的颗粒混合液放入真空度为0.2MPa，温度为80℃的真空干燥箱中干燥1小时。通过真空干燥箱干燥可以使包覆好的羰基铁粉中多余的气泡和无水乙醇挥发出来。然后再将经表面活性剂和偶联剂处理的羰基铁粉颗粒研磨并筛网以防止结块。

进一步，在上述处理好的羰基铁粉中加入50g硅油，5g硅藻土进行二次搅拌。由于硅藻土中富含二氧化硅，硅羟基含量较高，因此具有较好的触变效果，可以提升磁流变液的沉降稳定性。二次搅拌过程时间为1小时，温度采用水浴锅维持恒定40℃，转速400r/min。在搅拌过程中将剩余部分氟碳表面活性剂和钛酸酯偶联剂采用直接添加法，逐滴加入溶液中，进一步提升添加剂在羰基铁粉表面的包覆率。

本发明制备的一种基于氟碳复配的耐高温磁流变液具有较好的沉降稳定性，显著提高磁流变液的抗沉降效果，提高了磁流变液最高工作温度，并通过180℃真空干燥箱高温检测，仍保持较好的性能，制备工艺简单，成本低廉。