[发明专利]一种氟醚酸@Fe3O4@GO复合氟醚油基磁流变液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型智能流体材料及减振、阻尼领域，尤其涉及一种能在高低温、酸碱腐蚀等特殊环境下的应用的高稳定性复合氟醚油基磁流变液的制备方法，具体为一种氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合氟醚油基磁流变液的制备方法。

背景技术

磁流变液是一种新型智能流体材料，由磁性颗粒借助表面活性剂稳定分散于载液中形成的一种悬浮液。施加磁场时，流体中磁性颗粒瞬间成链状或纤维状排列，这种排列导致流体粘度增大，流动性降低表现出明显的固体性质；当磁场消失时，流体中磁性颗粒恢复到原来的自由无序状态，流动性也随之恢复。磁流变液因在磁场下具有独特的理化特性而受到广泛关注。自1948年Rabinow发现磁流变效应至今，该技术已经有了很大发展，在航空航天、电子、化工、能源等许多领域得到了应用，尤其在减震器、制动阀、离合器、磁流变阻尼等方面应用成熟。

磁流变液常用的磁性颗粒属于金属颗粒，如Co、Ni、羰基铁粉等，具有较大的密度，而载液的密度相对较小，这将导致磁性颗粒很容易沉降在底部。磁流变液的稳定性是判断磁流变液性能非常重要的指标，也直接决定其应用效果。为提升磁流变液的稳定性，专利CN 104673475 A通过添加氧化石墨烯降低颗粒的密度、提升颗粒分散性性，制备稳定的水基磁流变液。W.L.Zhang和H.J.Choi将氧化石墨烯附着于羰基铁颗粒表层，降低颗粒密度，提升磁流变液稳定性。在一些特殊工业环境的应用中，需要耐高低温、耐腐蚀、高稳定性、高饱和磁化强度等性能的磁流变液，因此，需要进一步提升磁流变液种类及性能。

发明内容

本发明的发明目的是针对以上技术问题，提供一种氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合氟醚油基磁流变液的制备方法。采用该方法制备出的氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合氟醚油基磁流变液可解决现有磁流变液易沉降及无法在特殊工况下使用的问题。

本发明的具体技术方案为：

一种氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合氟醚油基磁流变液的制备方法，其中磁流变液包括复合纳米磁性颗粒和基载液。

上述复合纳米磁性颗粒为氟醚酸@Fe₃O₄@GO，首先采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄纳米颗粒，粒径为5～15nm。用氟醚酸表面活性剂化学包覆Fe₃O₄纳米磁性颗粒，然后使颗粒与氧化石墨烯复合。氟醚酸的包覆是为了避免颗粒被氧化同时促进颗粒与基载液的相容性。氧化石墨烯是为了提升颗粒的分散性，从而制备高稳定性磁流变液。上述基载液为氟醚油，具有耐高低温、耐腐蚀等性能，将氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合颗粒分散于氟醚油中，制备可应用于特殊极限环境下的高稳定性氟醚油基磁流变液。

一种氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合氟醚油基磁流变液的制备方法，具体操作如下：

(1)氟醚酸@Fe₃O₄高饱和磁化强度纳米颗粒的制备

将摩尔比为1:1～2:1的Fe³⁺和Fe²⁺盐置于70℃的超纯水中，水浴加热，温度为70℃。实验过程中持续通入稀有气体。机械搅拌使颗粒溶解后，迅速加入配好的NaOH水溶液至反应液pH值大于10，同时进行强烈机械搅拌，搅拌速度为500r/min，反应时间为30min。然后向反应液中滴加稀盐酸，调节其pH值为6～8。再向反应液中加入表面活性剂氟醚酸2～6g，以500r/min的速度机械搅拌2h。

(2)氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合磁性颗粒的制备

对100mL氧化石墨烯水溶液(质量分数ω＝0.5％)超声分散30min,加入(2)所得混合液中，机械搅拌2h，搅拌速度为500r/min。用超纯水、丙酮清洗颗粒至反应液pH值接近7。磁分离去除混合液中水份，将胶体颗粒置于70℃真空干燥箱中干燥10h以上。

(3)颗粒的分散

将(2)所得复合颗粒研磨后分散于氟醚油基液中，其中颗粒所占质量比为30％～70％，超声、搅拌4h，搅拌速度为500r/min，制得高稳定性氟醚酸@Fe₃O₄@GO复合氟醚油磁流变液。