可调范围宽、悬浮稳定的磁流变液的配制

低零场粘度、高剪切屈服强度以及长期静置悬浮稳定性是优质磁流变液的重要性能指标。本文从理论及实验的角度分析了分散工艺以及外加剂对以上性能指标的影响。本文的研究表明：大功率分散设备(如胶体磨)有助于降低磁流变液零场粘度．而外加聚合物(如OP乳化剂)或触变剂(如有机膨润土)可以在不大幅度提高磁流变液表现粘度的情况下,提高其悬浮稳定性。     

球磨法制备磁流变液过程中转速对其性能的影响

以羰基铁粉为分散相,以硅油为连续相,采用高速球磨分散的方法制备磁流变液,考察了磁流变液制备过程中转速对其粘度、沉降稳定性、流变性能的影响。研究发现,球磨机的转速对磁流变液的粘度和沉降稳定性影响很大。随着球磨机转速的不断提高,其粘度呈现出先减小后增大的趋势,当转速为300r/min时,所获的零场粘度最低。其沉降稳定性与粘度有很好的对应关系,即粘度大的沉降速率慢,粘度小的则沉降速率快,在转速为400r/min,所获得的沉降稳定性最好,同时获得的剪切应力也最高。因此,在磁流变液组成成分不变的情况下,制备磁流变液的过程中可以通过改变球磨机的转速来改变磁流变液的零场粘度、沉降稳定性和流变性能。     

单一粒径与两种粒径羰基铁粉磁流变液特性的实验比较研究

通过控制球磨时间,用球磨机球磨出不同粒径的羰基铁粉,制得单一粒径磁流变液8组和两种粒径磁流变液6组。采用旋转流变仪对磁流变液的零场粘度和剪切强度进行了测试。结果表明,在相同磁场强度下,两种粒径磁流变液的剪切强度比单一粒径磁流变液的有明显提升,提升效果与颗粒的成份密切相关,且其零场粘度和沉降稳定性与单一粒径的差别很小。     

纳米SiO2/黄原胶复合触变剂对磁流变液性能的影响

本工作利用黄原胶包覆改性纳米气相SiO_2颗粒,制备了纳米SiO_2/黄原胶复合触变剂,研究了复合触变剂对磁流变液流变性能、黏弹性和悬浮稳定性的影响。结果表明:黄原胶大分子在纳米SiO_2颗粒表面形成了稳定的有机包覆层,含有复合触变剂的磁流变液在磁场下表现出了较高的剪切应力和屈服应力。黏弹性测试结果表明,无场条件下磁流变液具有较宽的线性黏弹区,而在外磁场作用下,加入复合触变剂的磁流变液内部形成了更加牢固的磁致链束结构,流动点变大,变形耗能增加。通过自然沉降法对磁流变液的悬浮稳定性进行测试,结果发现添加复合触变剂的磁流变液悬浮稳定性得到了进一步提升。     

稳定型磁流变体材料研究

同时利用触变剂、表面活性剂和固体润滑剂对磁性悬浮相进行适当的处理,采用机械分散和高速乳化分散工艺合成了一种稳定型磁流变液,测试结果表明,该磁流变液具有较低的零场粘度(η0≤1000mPa·s),理想的饱和磁化强度和较高的剪切应力(τ5000Gs＞60kPa),良好的抗沉降、团聚稳定性和润滑减磨性能,并通过了磁流变液阻尼器300万次振动试验,取得了理想的结果.     

固体润滑剂对磁流变液摩擦性能的影响

从磁流变液的配方设计入手,采用四球摩擦磨损实验机研究了不同类型的固体润滑剂对磁流变液摩擦性能的影响,并考察了固体润滑剂在不同触变剂体系和不同基础油体系磁流变液中的配伍性,记录了摩擦系数随时间的变化曲线。结果表明,无机层状结构类固体润滑剂和高分子化合物类固体润滑剂的加入均能有效地改善磁流变液的润滑性能,其中MoS2在无机层状结构类固体润滑剂中的润滑效果最佳,氮化硼的润滑效果最差。固体润滑剂在以SiO2为触变剂的磁流变液体系中的减摩效果优于以高岭土为触变剂的磁流变液体系。与硅油磁流变液体系相比,在矿物油磁流变液体系中聚四氟乙烯和氮化硼能能起到明显的润滑效果,MoS2和石墨的润滑效果变弱。     

采用油酸和月桂酸改进磁流变液稳定性的实验研究

鉴于油酸和月桂酸2种表面活性剂对磁流变液稳定性所起到的不同的作用,制备了若干种不同配比的以油酸和月桂酸共同添加的磁流变液,测量它们的零场粘度、力学性能和沉降率-时间曲线,研究了月桂酸、油酸和羰基铁粉3种成分的含量对于磁流变液稳定性和力学性能的影响。结果表明合理的添加油酸和月桂酸对于制备零场粘度小且稳定性优良的磁流变液具有显著的效果。     

颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响

为了研究磁性颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响,通过改变水溶液中聚乙烯醇的浓度来获取不同包覆厚度的磁性颗粒,以此配制磁流变液;对包覆颗粒的表面形貌、粒径及静磁性能进行表征,并测试不同包覆厚度的磁性颗粒制备的磁流变液的零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性性能。结果表明:颗粒包覆厚度对磁流变液的零场黏度影响不大,对剪切屈服应力影响作用由弱到强再减弱;包覆层厚度增大,大颗粒团聚物更易形成,导致磁流变液沉降稳定性降低。     

磁流变液的屈服应力与温度效应

通常磁流变液的屈服应力大约比电流变液大一个数量级，磁流变学液由于具有较强的屈服应力而受到广泛的重视。我们用多畴的软磁材料同连续相一起充分混事获得的磁流变液，在３×１０＾５Ａ／ｍ的场强下静态屈服应力达到６０ｋＰａ以上，而其零场时的粘度仅为１５ｍＰａ．ｓ，本文报道了匀们研制的拖板式磁流变仪的性能。同时，我们比较了几种磁流变液在零场下的沉淀性，以及外加磁场，屈服应力，温度，永磁材料，表面处理剂，添加剂和     

聚甲基丙烯酸甲酯-羰基铁复合粒子的制备及其表征

采用原位分散聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯-羰基铁复合粒子，研究了复合粒子粒径、形貌、磁流变液的沉降稳定性和流变学性能。结果表明，复合粒子呈近似球形，平均粒径为9μm，密度为1.49g/mL；核壳比为3：2，正常工作温度范围内，复合粒子具有热稳定性；复合粒子磁流变液的沉降稳定性得到了改善；流变学性能有一定的下降。     

羰基铁粉表面有机改性及其对磁流变液性能的影响

为了改善羰基铁粉与硅油的相容性,提高磁流变液的沉降稳定性,选用硅烷偶联剂为表面改性剂,采用分散聚合法对羰基铁粉进行表面改性。通过傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等手段对改性前后羰基铁粉的结构、形貌和粒径进行了表征。同时还以改性前后的羰基铁粉为悬浮相,以硅油为分散相制备磁流变液。研究结果表明,改性后的羰基铁粉表面吸附有偶联剂,其粒径增大了2.4倍,与硅油有良好的亲和性,采用改性后的羰基铁粉可以显著改善磁流变液的沉降稳定性,同时偶联剂的添加会增大磁流变液的粘度,但是对流变性能影响较小。     

硅油端基对草酸氧钛电流变液性能的影响

以草酸氧钛纳米颗粒为分散相,以粘度相近、端基不同的硅油(羟基硅油、甲基含氢硅油、二甲基硅油)为基液制备电流变液,测试其剪切屈服强度、零场粘度、漏电流密度、剪切稳定性、沉降稳定性,以研究硅油端基结构对电流变液性能的影响。测试结果表明,以极性端基能够提高电流变液的剪切屈服强度、电流变效率及沉降稳定性,但导致漏电流密度增大;空间位阻作用较小的端基能够提高电流变液的剪切屈服强度、电流变效率,降低漏电流密度,但导致沉降稳定性变差。     

基于弹性胶泥的新型高性能可压缩磁流变液

使用基于高粘度(≥200 Pa·s)线性聚硅氧烷的弹性胶泥作为磁流变液的载体液,研制了一类主要用于重型设备减振的新型磁流变材料——磁流变弹性胶泥。合成了三种粘度的弹性胶泥,并制备了相应的磁流变弹性胶泥样品。用傅立叶变换红外光谱技术对弹性胶泥样品进行了检测,并研究了磁流变弹性胶泥的可压缩性。结果表明,所研制的磁流变弹性胶泥在30 d观测期内无明显沉降,表现出优异的磁流变效应(磁通密度为0.54 T时基于800 Pa·s,60%质量分数样品的剪切屈服应力约为120 k Pa,零场时的15.4倍,甚至在高磁场下超过了流变化的初测试极限)。在流变曲线上首次发现一种特殊的"V形槽磁流变效应",从弹性胶泥特殊螺旋高分子链结构角度分析了其机理及其对磁流变弹性胶泥性能的影响。     

新型稳定磁流变体材料——磁胶的性能实验研究

通过实验的方法,研究了新型稳定型磁流变体材料磁胶的零场沉降稳定性;服役状态下磁胶器件的扭矩输出稳定性、磁化和退磁性能、器件工作的热稳定性、流变性能.实验结果表明,磁胶在零场状态和服役状态下的各项性能均优于目前使用的磁粉、磁流变液磁性功能材料.在Bingham模型的基础上,通过理论分析,导出磁胶在服役状态下的剪应力本构方程,为磁胶及其器件的后续研究提供了理论基础.     

PMMA-CI复合磁性粒子的磁流变液性能研究

采用自由基聚合法，通过改变MMA与CI的质量配比制备不同结构的PMMA-CI复合磁性粒子。并对PMMA-CI复合磁性粒子的表面形貌、粒度、密度以及热失重进行表征。考察了复合磁性粒子的结构变化对其磁流变液沉降稳定性和流变学性能的影响。结果表明：复合磁性粒子与CI粒子相比，其磁流变液的沉降稳定性有所提高，但是流变学性能下降；提高MMA与CI的质量配比会使复合磁性粒子粒径和高分子包覆量逐渐增大、密度减小，粒子的这种结构变化可以改善磁流变液的沉降稳定性，而流变学性能会逐渐降低。     

纳米硅酸镁锂对磁流变液性能的影响

以纳米硅酸镁锂、羰基铁粉、硅油等原料制备了一种稳定性好的磁流变液.用振动样品磁强计、扫描电子显微镜、比表面分析仪分别测试了羰基铁粉的磁性能、表面形貌和粒径;用磁流变仪测试了磁流变液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了磁流变液的沉降稳定性.结果表明:纳米硅酸镁锂具有良好的粘度调节功能,用其制备的磁流变液具有触变性,抗沉降性,更大的磁致剪切应力;得出了纳米硅酸镁锂浓度与磁流变液粘度和磁致剪切应力的定量关系.     

固体润滑剂对磁流变液摩擦性能的影响

从磁流变液的配方设计入手,采用四球摩擦磨损试验机研究了不同类型的固体润滑剂对磁流变液摩擦性能的影响,并考察了固体润滑剂在不同触变剂体系和不同基础油体系磁流变液中的配伍性,记录了摩擦系数随时间的变化曲线。结果表明,无机层状结构类固体润滑剂和高分子化合物类固体润滑剂的加入均能有效地改善磁流变液的润滑性能,其中二硫化钼在无机层状结构类固体润滑剂中的润滑效果最佳,氮化硼的润滑效果最差。固体润滑剂在以二氧化硅为触变剂的磁流变液体系中的减摩效果优于以高岭土为触变剂的磁流变液体系。与硅油磁流变液体系相比,在矿物油磁流变液体系中聚四氟乙烯和氮化硼能能起到明显的润滑效果,二硫化钼和石墨的润滑效果变弱。     

脂肪酸对磁流变液沉降稳定性影响的研究

以羰基铁粉为悬浮相,油酸、月桂酸、硬脂酸和聚丙烯酸为添加剂制备硅油基磁流变液,分析了脂肪酸对羰基铁粉Zeta电位和磁流变液零场黏度的影响,研究了不同种类脂肪酸对磁流变液沉降稳定性能的影响。结果表明:聚丙烯酸能够同时增大羰基铁粉的Zeta电位和磁流变液的零场黏度,对磁流变液的沉降稳定性具有较为显著的增强作用,而月桂酸和硬脂酸处理羰基铁粉的Zeta电位绝对值低,制得磁流变液的沉降稳定性能较差。     

二聚酸对磁流变液流变性能及稳定性的影响

以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。     

剪切增稠液流变性能的影响因素研究

分别以直径85nm、700nm的纳米SiO2粒子作为分散相,PEG200、PEG400、PEG600作为分散介质,通过超声波震荡和机械搅拌的方式制备不同黏度的剪切增稠液(STF)。采用JEM-2100HR型透射电镜观察纳米SiO2粒子的外观形貌,利用Nano-ZS90型粒径分析仪测试纳米SiO2粒子的直径及分布,采用MCR302型流变仪测试STF的稳态流变性能。结果表明,直径85nm的纳米SiO2粒子易团聚,直径700nm的纳米SiO2粒子不易团聚。在一定剪切速率范围内,STF体系的黏度随着剪切速率的增加呈现出"先变稀再增稠"的现象。STF体系的初始黏度、突变黏度、最大黏度均随着纳米SiO2粒子质量分数或PEG分子量的增加而增加; STF体系的突变剪切速率则随着纳米SiO2粒子质量分数或PEG分子量的增加而下降。