烷基ED3A@Fe复合粒子及油基磁流变液的制备和表征

论文摘要

磁流变液是一种智能材料,其粘度在外加磁场条件下发生可逆变化,磁流变液在振动阻尼装置中有很广泛的用途如:阻尼器、减振器、扭矩转换器中等。但是由于目前制备的磁流变液分散相磁性粒子比载液的密度大,因此在实际应用中要解决磁流变液的沉降稳定性问题。本文的目的是探索一种新的改善油基MR液抗沉降稳定性的方法,制备高稳定性、高磁流变效应的油基磁流变液。具体思路是设计合成一种新型的具有亲油性和络合基团的螯合型表面改性剂烷基乙二胺三乙酸衍生物（烷基ED3A）,用其对羰基铁粉表面进行改性,制备一种复合磁性粒子,然后以其作为分散相制备油基磁流变液。通过接触角测试、FT-IR、SEM、XRD、VSM、等分析手段对合成产物和复合磁性粒子进行表征;辅助设计抗氧化、抗酸化实验对磁性复合粒子的抗氧化性能、抗酸化性能进行表征。结果证明:制备出了油溶性螯合型表面改性剂烷基ED3A;烷基ED3A能均匀包覆在羰基铁粉粒子表面得到磁性复合粒子;制备出的复合磁性粒子具备较好的软磁性、抗氧化性、在油中的分散稳定性。通过对磁流变液的磁性能进行测试分析,得出磁流变液的磁性能与复合磁性粒子及磁流变液的体积分数存在关系;通过沉降性能实验、零场粘度测试、磁流变效应测试,表征了油基磁流变液的性能,结果表明:复合磁性粒子磁流变液的沉降稳定性提高;零场粘度下降;转换因子显著提高;动态效应增强。本文结果证明,烷基ED3A包覆在磁性复合粒子表面,可以提高粒子在油中的分散性。用这种磁性复合粒子制备的油基磁流变液具备较高的抗沉降性能、较低的零场粘度和良好的磁流变效应,其达到工业应用要求。因此,本文设计制备的磁性复合粒子油基磁流变液是一种抗沉降性能高,制备方法简单,适合工业生产的油基磁流变液。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁流变液的组成
• 1.2.1 固体粒子
• 1.2.2 基液
• 1.2.3 添加剂
• 1.3 磁流变效应及机理
• 1.3.1 磁流变效应
• 1.3.2 磁流变液机理研究
• 1.4 磁流变液应用
• 1.5 磁流变液的稳定性问题及解决途径
• 1.6 本论文的选题目的和各章内容
• 第2章 烷基ED3A及复合磁性粒子的制备及其表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂及仪器
• 2.2.2 制备烷基ED3A
• 2.2.3 制备烷基ED3A/CI核壳复合粒子
• 2.2.4 结构表征及性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 影响合成烷基ED3A衍生物的反应因素
• 2.3.2 复合磁性粒子的扫描电镜分析
• 2.3.3 复合磁性粒子的形成机理研究
• 2.3.4 复合磁性粒子的XRD分析
• 2.3.5 复合磁性粒子的表面亲油性分析
• 2.3.6 复合磁性粒子的抗氧化性分析
• 2.3.7 复合磁性粒子的抗酸化分析
• 2.3.8 复合磁性粒子的红外分析
• 2.3.9 复合磁性粒子的磁性能分析
• 2.4 结论
• 第3章 油基磁流变液的制备及性能分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验步骤
• 3.2.3 测试仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 磁流变液的磁性能分析
• 3.3.2 磁流变液的抗沉降稳定性
• 3.3.3 磁流变液的磁流变性能分析
• 3.3.3.1 零场粘度
• 3.3.3.2 不同磁场条件下的粘度和剪切应力
• 3.3.3.3 磁流变液的温度稳定性
• 3.3.3.4 动态分析
• 3.4 结论
• 第4章 结论
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢