本发明涉及一种水基抛光液，属于抛光领域。
背景技术：
随着各行各业的飞速发展，芯片加工、精密器件加工、异形件加工等对光滑表面的要求越来越高，获得光滑表面的主要方式为抛光，目前广泛使用抛光方法包括机械抛光、化学抛光、化学机械抛光等。其中一部分抛光仅适用于平面的平坦化抛光，而不适用于曲面工件的抛光。而可用于曲面的抛光方式也各有其问题，如化学抛光所用液体多为腐蚀性液体，对设备具有一定的损坏等。
磁流变液是一类新型的人工智能材料，该类材料的流变特性在磁场左右下能够发生可控、可逆和连续的快速转变，可广泛应用于土木工程、机械加工、汽车工程、航天工程等诸多领域。磁流变液是由磁性粒子分散于液体基质中形成的一种悬浮体系。磁流变液在外在磁场的作用下，其内的磁性粒子排成长链，使液体在瞬间即转变为具有一定屈服强度的固体，当磁场撤销后，磁流变液后恢复为液体。
磁流变液悬浮体系中的悬浮相（磁性粒子）的粒径较大、且密度较高，一般密度为介质的5倍以上，因此，在悬浮体系中，悬浮粒子易发生沉降、团聚和变质的现象。为解决上述问题，现有技术中提供了多种方法，其中一类是针对磁性粒子本身的加工，如将粒子负载于纳米片上以减小整体磁性粒子的密度；或将磁性粒子做成空心结构以降低其密度，达到抗沉降的效果。另一类方法，是在整个悬浮体系中加入润湿剂、触变剂等外加制剂防止磁性粒子沉降和团聚，其中，润湿剂通过增加粒子间的空间位阻以防止粒子的团聚和絮凝，这类材料虽然能够防止粒子的絮凝，但是抗沉降效果较弱。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种水基抛光剂，所述抛光剂由磁流变液和磨料组成，并同时提供一种sio2纳米粒子触变剂的制备方法，利用该方法制得的sio2纳米粒子触变剂，可以有效改善磁流变液中磁性粒子的沉降问题，同时不妨碍磁性粒子的成链。
一种水基抛光液，所述水基抛光液由磁流变液和磨料组成，所述磁流变液按质量百分比，由下述组分组成：水30~80%，触变剂3~8%，分散剂0~5%，润湿剂0~5%，羰基铁粉20~70%，
所述磨料与磁流变液的比例为：磨料与羰基铁粉的质量比为1~2:10，
其中，触变剂按下述方法制得，包括下述工艺步骤：
s1，将磁性sio2纳米粒子与苄基三氯硅烷按质量比1：1~5均匀分散于甲苯中，50~90℃反应1~3d，分离固体，洗涤，干燥，得到氯苄基接枝的sio2纳米粒子；
s2，将n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷加入水中，于ph=10~11下进行水解，得水解物溶液，其中，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与水的质量比为1：5~20；将磁性sio2纳米粒子按1g：50~200ml均匀分散于水中，得分散液；将水解物溶液与分散液混合后80~100℃加热回流2~24h，分离，干燥，得到氨基改性sio2纳米粒子，其中，磁性sio2纳米粒子与n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为1~10：1；
s3，将氯苄基接枝的sio2纳米粒子与氨基改性sio2纳米粒子按质量比为1：0.5~2均匀分散于甲苯中，20~70℃下搅拌反应0.5~12h，洗涤，干燥，得sio2纳米粒子触变剂，
所述步骤s1和s2中，所述磁性sio2纳米粒子以fe3o4纳米粒子为核，在核上包覆一层sio2层，磁性sio2纳米粒子的粒径为20~25nm，fe3o4纳米粒子核的粒径为6~8nm。
优选地，所述磁流变液按质量百分比，由下述组分组成：水30~80%，触变剂3~8%，分散剂1~5%，润湿剂1~5%，羰基铁粉20~70%。
优选地，所述润湿剂为丙三醇、聚乙二醇；分散剂为六偏磷酸钠。
优选地，所述磨料为金刚石颗粒、类金刚石颗粒、立方氮化硼颗粒、氧化锆颗粒中的至少一种。
优选地，所述磨料颗粒的粒径为0.5微米~10微米。
本发明所述方法制得的改性sio2纳米粒子触变剂的粒径为40~150nm。
优选地，所述磁性sio2纳米粒子按下述方法制得：
将fecl2与fecl3溶于水中，再加入聚乙二醇，氮气气氛下，向溶液中加入25%氨水至溶液ph为10~12，60~80℃下搅拌反应1~24h，洗涤，干燥，得fe3o4纳米粒子，其中，fecl2与fecl3摩尔比为1:1.6~2，fecl2与水的比例为0.004mol:100ml，fecl2与聚乙二醇的质量比为1:1~10；
将fe3o4纳米粒子均匀分散于75%乙醇水溶液中，依次加入25%氨水和硅酸四乙酯，室温搅拌反应12~24h，分离产物，洗涤，干燥，得磁性sio2纳米粒子，其中，fe3o4纳米粒子与75%乙醇水溶液的比例为0.1~0.4g:100ml，25%氨水与75%乙醇水溶液的体积比为1~5:100；硅酸四乙酯与75%乙醇水溶液的体积比为2~4:100。
优选地，所述步骤s1，将磁性sio2纳米粒子与苄基三氯硅烷按质量比1：2均匀分散于甲苯中；所述磁性sio2纳米粒子与甲苯的质量比为1：50~200，优选1:100。
优选地，所述步骤s1，75℃下回流反应2d。
优选地，所述步骤s2，将磁性sio2纳米粒子按1~2g：100ml均匀分散于水中。
优选地，所述步骤s2，将水解物溶液与分散液混合后90℃加热回流12h。
优选地，所述步骤s3，sio2纳米粒子总量与甲苯的质量比为1：50~200，优选1:100。
本发明的有益效果是：本发明提供一种水基抛光剂，该抛光剂由磁流变液基液和磨料组成，所述磁流变液所用触变剂由本发明所述方法提供，利用本发明所述方法制备所得的sio2纳米粒子触变剂以核壳结构的磁性sio2纳米粒子为主要原料，触变剂具有一定的磁性，且由于磁性内核较小，相应的磁性较弱。因此，在没有外界磁场作用的情况下，本发明所述触变剂外层的sio2在悬浮体系中形成网络结构，阻碍磁性粒子的团聚和沉降；在外界磁场作用下，具有一定磁性的sio2纳米粒子触变剂不会妨碍磁性粒子的成链。同时，本发明对核壳结构的磁性sio2纳米粒子进行了改性及连接，一方面，使所得sio2纳米粒子触变剂具有两亲特性，在多种介质中均可使用；另一方面，将独立sio2纳米粒子连接后使其在磁流变液中更易形成空间网络结构，发挥更好的抗沉降效果。
具体实施方式
下述实施例1~4中，所述磁性sio2纳米粒子按下述方法制得：
将fecl2与fecl3溶于水中，再加入聚乙二醇，氮气气氛下，向溶液中加入25%氨水至溶液ph为10，60~80℃下搅拌反应10h，洗涤，干燥，得fe3o4纳米粒子，其中，fecl2与fecl3摩尔比为1:1.8，fecl2与水的比例为0.004mol:100ml，fecl2与聚乙二醇的质量比为1:5；
将fe3o4纳米粒子均匀分散于75%乙醇水溶液中，依次加入25%氨水和硅酸四乙酯，室温搅拌反应12h，分离产物，洗涤，干燥，得磁性sio2纳米粒子，其中，fe3o4纳米粒子与75%乙醇水溶液的比例为0.25g:100ml，25%氨水与75%乙醇水溶液的体积比为4:100；硅酸四乙酯与75%乙醇水溶液的体积比为3.3:100。
所得磁性sio2纳米粒子以fe3o4纳米粒子为核，在核上包覆一层sio2层，磁性sio2纳米粒子的粒径约为21.7nm，fe3o4纳米粒子核的粒径约为7nm。
下述实施例中，所述磨料为金刚石颗粒，平均粒径为5微米；所述润湿剂为聚乙二醇；分散剂为六偏磷酸钠。
实施例1
s1，将磁性sio2纳米粒子与苄基三氯硅烷按质量比1：2均匀分散于甲苯中，75℃反应2d，分离固体，洗涤，干燥，得到氯苄基接枝的sio2纳米粒子；
s2，将n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷加入水中，于ph=10~11下进行水解，得水解物溶液，其中，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与水的质量比为1：10；将磁性sio2纳米粒子按1g：100ml均匀分散于水中，得分散液；将水解物溶液与分散液混合后90℃加热回流12h，分离，干燥，得到氨基改性sio2纳米粒子，其中，磁性sio2纳米粒子与n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为2.5：1；
s3，将氯苄基接枝的sio2纳米粒子与氨基改性sio2纳米粒子按质量比为1：1均匀分散于甲苯中，40℃下搅拌反应2h，洗涤，干燥，得sio2纳米粒子触变剂，所得触变剂的平均粒径约为91nm。
将触变剂和羰基铁粉加入到基液中后，搅拌，超声分散，直至获得均一悬浮体系，获得磁流变液，所得磁流变液7d沉降率为5.1%。含有本发明所述触变剂的体系（目标体系，水45%，触变剂5%，羰基铁粉50%）与不包含本发明触变剂的体系（对比体系，水50%，羰基铁粉50%）相比，相同磁场强度作用下，磁流变液磁场下屈服应力，目标体系较对比体系下降2.3%。
一种水基抛光液，所述水基抛光液由磁流变液和磨料组成，所述磁流变液按质量百分比，由下述组分组成：水45%，触变剂5%，羰基铁粉（平均粒径3~5微米球形颗粒）50%，磨料与羰基铁粉的质量比为1:10。
将磨粒均匀分散于磁流变液中，形成抛光液，将上述抛光液用于曲面工件抛光，所述抛光于磁流变抛光机中进行，具体为：使待加工的316l不锈钢曲面工件浸入抛光液中，利用控制装置控制工件400r/min转速旋转，同时对抛光液施加强度为0.5t的磁场，抛光30min，抛光液处理前工件的表面粗糙度ra为4.35nm，抛光处理后为1.29nm。
对比例1
磁流变液按质量比，由下述组分组成：水45%，触变剂（平均粒径为90~100nm的普通sio2纳米粒子）5%，羰基铁粉50%。将触变剂和羰基铁粉加入到水中后，搅拌，超声分散，直至获得均一悬浮体系，获得磁流变液，所得磁流变液7d沉降率为12.9%。含有本发明所述触变剂的体系与不包含触变剂的体系（对比体系，水50%，羰基铁粉50%）相比，相同磁场强度作用下，磁流变液磁场下屈服应力，目标体系较对比体系下降14.6%。
实施例2
s1，将磁性sio2纳米粒子与苄基三氯硅烷按质量比1：2均匀分散于甲苯中，75℃反应2d，分离固体，洗涤，干燥，得到氯苄基接枝的sio2纳米粒子；
s2，将n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷加入水中，于ph=10~11下进行水解，得水解物溶液，其中，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与水的质量比为1：10；将磁性sio2纳米粒子按1g：100ml均匀分散于水中，得分散液；将水解物溶液与分散液混合后90℃加热回流12h，分离，干燥，得到氨基改性sio2纳米粒子，其中，磁性sio2纳米粒子与n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为2.5：1；
s3，将氯苄基接枝的sio2纳米粒子与氨基改性sio2纳米粒子按质量比为1：0.5均匀分散于甲苯中，65℃下搅拌反应2h，洗涤，干燥，得sio2纳米粒子触变剂，所得触变剂的平均粒径约为123nm。
将触变剂和羰基铁粉加入到基液中后，搅拌，超声分散，直至获得均一悬浮体系，获得磁流变液，所得磁流变液7d沉降率为7.2%。含有本发明所述触变剂的体系（目标体系，水45%，触变剂5%，羰基铁粉50%）与不包含本发明触变剂的体系（对比体系，水50%，羰基铁粉50%）相比，相同磁场强度作用下，磁流变液磁场下屈服应力，目标体系较对比体系下降1.8%。
一种水基抛光液，所述水基抛光液由磁流变液和磨料组成，所述磁流变液按质量百分比，由下述组分组成：水45%，触变剂5%，羰基铁粉（平均粒径3~5微米球形颗粒）50%，磨料与羰基铁粉的质量比为1:10。
将上述抛光液用于曲面工件抛光，所述抛光于磁流变抛光机中进行，具体为：使待加工的316l不锈钢曲面工件浸入抛光液中，利用控制装置控制工件400r/min转速旋转，同时对抛光液施加强度为0.5t的磁场，抛光30min，抛光液处理前工件的表面粗糙度ra为4.35nm，抛光处理后为1.22nm。
实施例3
s1，将磁性sio2纳米粒子与苄基三氯硅烷按质量比1：2均匀分散于甲苯中，75℃反应2d，分离固体，洗涤，干燥，得到氯苄基接枝的sio2纳米粒子；
s2，将n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷加入水中，于ph=10~11下进行水解，得水解物溶液，其中，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与水的质量比为1：10；将磁性sio2纳米粒子按1g：100ml均匀分散于水中，得分散液；将水解物溶液与分散液混合后90℃加热回流12h，分离，干燥，得到氨基改性sio2纳米粒子，其中，磁性sio2纳米粒子与n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为2.5：1；
s3，将氯苄基接枝的sio2纳米粒子与氨基改性sio2纳米粒子按质量比为1：2均匀分散于甲苯中，25℃下搅拌反应2h，洗涤，干燥，得sio2纳米粒子触变剂，所得触变剂的平均粒径约为56nm。
将触变剂和羰基铁粉加入到基液中后，搅拌，超声分散，直至获得均一悬浮体系，获得磁流变液，所得磁流变液7d沉降率为3.9%。含有本发明所述触变剂的体系（目标体系，水45%，触变剂5%，羰基铁粉50%）与不包含本发明触变剂的体系（对比体系，水50%，羰基铁粉50%）相比，相同磁场强度作用下，磁流变液磁场下屈服应力，目标体系较对比体系下降2.7%。
一种水基抛光液，所述水基抛光液由磁流变液和磨料组成，所述磁流变液按质量百分比，由下述组分组成：水45%，触变剂5%，羰基铁粉（平均粒径3~5微米球形颗粒）50%，磨料与羰基铁粉的质量比为1:10。
将上述抛光液用于曲面工件抛光，所述抛光于磁流变抛光机中进行，具体为：使待加工的316l不锈钢曲面工件浸入抛光液中，利用控制装置控制工件400r/min转速旋转，同时对抛光液施加强度为0.5t的磁场，抛光30min，抛光液处理前工件的表面粗糙度ra为4.35nm，抛光处理后为1.36nm。
实施例4
其他与实施例1相同，不同在于，
将触变剂和羰基铁粉加入到基液中后，搅拌，再加入分散剂和润湿剂后进行超声分散，直至获得均一悬浮体系，获得磁流变液，所得磁流变液7d沉降率为3.3%。含有本发明所述触变剂的体系（目标体系，水41%，触变剂5%，羰基铁粉50%，分散剂2%，润湿剂2%）与不包含本发明触变剂的体系（对比体系，水46%，羰基铁粉50%，分散剂2%，润湿剂2%）相比，相同磁场强度作用下，磁流变液磁场下屈服应力，目标体系较对比体系下降1.7%。
一种水基抛光液，所述水基抛光液由磁流变液和磨料组成，所述磁流变液按质量百分比，由下述组分组成：水41%，触变剂5%，羰基铁粉（平均粒径3~5微米球形颗粒）50%，分散剂2%，润湿剂2%，所述磨料与磁流变液的比例为：磨料与羰基铁粉的质量比为1:10。
将上述抛光液用于曲面工件抛光，所述抛光于磁流变抛光机中进行，具体为：使待加工的316l不锈钢曲面工件浸入抛光液中，利用控制装置控制工件400r/min转速旋转，同时对抛光液施加强度为0.5t的磁场，抛光30min，抛光液处理前工件的表面粗糙度ra为4.35nm，抛光处理后为1.27nm。