[发明专利]一种纤维状复合材料磁流变液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维状复合材料磁流变液，包括：分散相和分散液，所述分散相分散于分散液中，所述分散液为甲基硅油和/或羟基硅油，所述分散相为纤维状凹凸棒石‑四氧化三铁复合颗粒，所述四氧化三铁附着在纤维状凹凸棒石表面。该磁流变液具有较好的抗沉积率，且具有较高的剪切力。本发明还公开了一种纤维状复合材料磁流变液的制备方法，该制备方法简单高效。

技术领域

本发明属于制备技术领域，具体涉及一种纤维状复合材料磁流变液及其制备方法。

背景技术

磁流变液是由磁性颗粒(分散相)与基础液体(分散液)混合而成的复杂流体，在磁场作用下磁性颗粒形成链或柱状结构使得悬浮液可发生类似液体-固体的转变。磁流变液的这种流变性能连续可调、快速响应(几毫秒)和可逆转变的奇特性质，使其成为最佳的软硬程度可调的智能材料。利用磁流变液可以实现机电一体化的智能控制，用于制造阻尼系统、减震降噪系统、机电耦合控制、机器人部件和康复器材，等等。

磁性颗粒作为磁流变液的重要组成部分，其形貌、尺寸、结构和磁性能直接影响着磁流变液的综合性能。目前使用最多的磁性颗粒多为商用的铁基磁性材料，虽然铁基磁性材料拥有非常出众的力学性能，但由于其密度较大导致磁流变液的沉降稳定性较差，限制了磁流变液的性能发挥和实际应用。

沉降理论表明固液分散体系中固态颗粒的悬浮稳定性除与颗粒密度相关外，还与颗粒的尺寸、形貌密切相关，磁流变液粒径通常大于1.0μm，为了克服悬浮粒子与介质间的较大比重差造成的沉降问题及团聚问题，人们采用众多的表面活性剂或悬浮剂对悬浮粒子表面进行两亲性处理，通常为金属皂类、硬脂酸类活性剂等，但这些有机活性剂的加入往往会影响磁流变液的稳定性，除了沉降板结等问题外的另一限制磁流变液应用的问题是在高速运动部件间磨损问题，这种磨损造成后果是磁流变液本身的明显稠化导致零场粘度急剧上升，另外引起运动零件的损坏。

同时现有的磁流变液采用的分散相一般是微米级的羰基铁粉，其密度较大；而常用的分散介质是硅油，其密度较小。分散相与分散介质间的密度差较大，易引起分散相颗粒的沉降，从而影响磁流变液在长期工作中的稳定性。

已有研究表明各向异性纳米颗粒分散体系由于具有特殊的表界面效应，其一般具有更好的分散稳定性和外场效应。

因此，亟需设计和开发具有不同形貌和结构的新型磁性复合颗粒来避免磁流变液的抗沉积率较低，剪切力较低的问题。

发明内容

本发明提供了一种纤维状复合材料磁流变液，该磁流变液具有较好的抗沉积率，且具有较高的剪切力。

一种纤维状复合材料磁流变液，包括：分散相和分散液，所述分散相分散于分散液中，所述分散液为甲基硅油和/或羟基硅油，所述分散相为纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒，所述四氧化三铁附着在纤维状凹凸棒石表面。

本发明提供了的纤维状凹凸棒石的作用是利用所述纤维状凹凸棒石的孔洞吸附四氧化三铁的前驱物，并利用所述纤维状凹凸棒石本身的硅羟基与四氧化三铁前驱物反应，以达到在所述纤维状凹凸棒石表面原位生长四氧化三铁，形成的非均相纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒为磁性一维材料，该磁性一维材料具有较高的长径比，各向异性，具有较好的分散稳定性和外场效应，并且通过该磁性一维材料在分散体系中的相互交联形成网络结构，通过网络结构的支撑效应提升凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒的悬浮稳定性，从而获得具有较高抗沉积率的磁流变液。

所述的分散相在纤维状复合材料磁流变液的含量为10-20vol％。含量较低时纤维状凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒较难形成网络结构而产生不了明显的网络支撑效应。含量过高时导致磁流变液的零场粘度较高，同时影响凹凸棒石-四氧化三铁复合颗粒在外磁场作用下的取向行为，容易导致磁流变效率降低。