水基磁流变液稳定性的研究

摘要

磁流变液是以载液、铁磁性颗粒、添加剂组成的悬浮体系，是一种新型的智能材料，在外磁场作用下其流变性能够发生快速可逆变化且具有较大的剪切应力。水基磁流变液相比于油基磁流变液具备独特的特点，近年来在磁流变抛光等领域受到广泛的关注。但是，一般所选用的铁磁性颗粒具有较大的比表面积和密度，在使用和放置过程中极易发生团聚和沉降，从而严重影响到水基磁流变液的流变性能，直接制约着这种智能材料的应用和产品化，这也是磁流变液研究中的共性问题。国内在这方面的系统研究不多，本论文采用加入表面活性剂(分散剂)、触变剂、纳米颗粒的方法，以期解决水基磁流变液分散稳定性，抗沉降稳定性等问题。 本文立足于水基磁流变液稳定性的基础研究。首先，在对水基磁流变液分散机理的分析基础上，系统研究了表面活性剂(分散剂)对体系稳定性的作用。在研究中，采用测量悬浮相颗粒的电泳淌度及Zeta电位来衡量铁磁性颗粒表面电荷及颗粒间的静电斥力；以测量悬浮液吸光度的变化间接反映体系的分散稳定性。以双电层理论为基础，从理论上分析了表面活性剂(分散剂)可以增强水基磁流变液中磁性颗粒表面电势，从而增加颗粒团聚的空间阻力。实验结果表明：在碱性环境中，聚丙烯酸能够在羰基铁粉表面形成良好的吸附，显著提高颗粒表面的电势，从而提高了水基磁流变液的分散稳定性。 其次，本论文分析了改性膨润土对水基磁流变液抗沉降稳定性的作用机理，并研究了各种因素对膨润土触变性的影响。研究表明：改性膨润土在水中形成的三维网络结构增大了颗粒沉降时的阻力，能够有效的提高水基磁流变液的抗沉降性能。但水基磁流变液体系中的表面活性剂、电解质、体系的pH值都能改变蒙脱石颗粒的表面电性，从而影响膨润土的触变效果。 第三，纳米Fe<,3>O<,4>因其特有的性质，对水基磁流变液的分散性、抗沉降性及力学性能都能起到改良和加强的作用。本论文在总结前人研究的基础上，确定通过化学共沉淀法制备纳米级Fe<,3>O<,4>粉体的可行性，并对所制备的纳米Fe<,3>O<,4>进行了表征。实验结果表明：所制备的纳米Fe<,3>O<,4>颗粒粒径在20～50nm之间，具有较高的比饱和磁化强度。 最后在综合上述研究的基础上，制备了加入表面活性剂、触变剂、纳米Fe<,3>O<,4>颗粒的水基磁流变液。并对所制备样品的分散、抗沉降、力学性能进行了研究分析。结果表明，所制备的水基磁流变液具有良好的分散性能和抗沉降性能，在5000Gs磁场强度下，它们的剪切屈服强度都能达到50kPa以上。

目录

文摘

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第1章绪言

1.1磁流变液

1.2磁流变效应

1.3磁流变液的组成

1.4磁流变液的制备方法

1.5磁流变液的性能研究与评价

1.6水基磁流变液的特点

1.7水基磁流变液的应用

1.8国内外研究状况

1.9本论文的研究意义及研究的主要内容

1.10本章小结

第2章水基磁流变液分散稳定性的研究

2.1磁性颗粒间的相互作用

2.2水基磁流变液的分散机理

2.3 PAA在水基磁流变液分散体系的作用

2.4表面活性剂对水基磁流变液分散体系的作用

2.5本章小结

第3章水基磁流变液抗沉降稳定性的研究

3.1引言

3.2触变理论

3.3膨润土触变性的研究

3.4触变剂对水基磁流变液抗沉降稳定性的改善

3.5本章小结

第4章纳米四氧化铁悬浮相的制备

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果及讨论

4.4本章小结

第5章水基磁流变液的制备

5.1样品的制备

5.2样品性能分析

5.3本章小结

第6章结论

6.1实验结论

6.2存在的问题

参考文献

后 记

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