耐热磁流变液制备及其性能研究

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磁流变液是一种新型的智能流体,具有独特磁流变效应,即流变性能可以通过外加磁场调控,而且是瞬间可逆;可以广泛应用于建筑防震,轨道交通减震,汽车隔震、传动、制动以及机械精密加工等领域。当磁流变液应用于汽车工程的减震、传动或制动时,摩擦热使磁流变液的温度剧烈升高,普通磁流变液会发生严重的磁流变效应衰变,严重时会导致磁流变效应失效。因此,提高磁流变液的耐热性已成为实现磁流变液应用于汽车减震、传动或制动的关键技术之一。为此,本文研究以耐高温的联苯-联苯醚为基液,磺化聚苯乙烯为羰基铁粒子的表面改性剂,制备复合羰基铁粒子及其磁流变液,并对磁流变液的流变性能、沉降稳定性以及热稳定性进行了表征分析。  首先,以分子量15~25万的聚苯乙烯制备不同磺化度的磺化聚苯乙烯;然后,以制备的磺化聚苯乙烯为表面改性剂制备改性复合羰基铁粒子,并采用红外光谱,扫描电镜,接触角分析,X射线衍射,振动样品磁强计和热重分析等手段,对复合羰基铁粒子的表面结构、表面性质、晶型、磁性能、表面改性剂含量,以及热稳定性等进行表征分析,结果表明:复合羰基铁粒子表面成功接枝了磺化聚苯乙烯分子,提高了羰基铁粒子与联苯-联苯醚的相容性,并且具有良好的耐热性;最后,以改性复合羰基铁粒子与联苯-联苯醚为原料,制备磁流变液。采用流变仪对其在不同温度下的流变性能进行分析;用导热率法测试分析温度、改性剂含量、改性粒子含量对其稳定性的影响。得到如下结论:(1)由聚苯乙烯制备的不同磺化度的磺化聚苯乙烯,磺化度为0.28的磺化聚苯乙烯适合作为联苯-联苯醚基MRF的改性剂;(2)磺化聚苯乙烯可以大大提高复合粒子与联苯-联苯醚的相容性,提高复合羰基铁粒子的沉降稳定性;(3)联苯-联苯醚具有较低的热膨胀系数,高温下磁流变液的体积膨胀系数较小,以磺化聚苯乙烯改性羰基铁粒子为分散相,以联苯-联苯醚为基液,制备的MRF具有优异的热稳定性,可以应用于高温环境中。
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