一种新型磁流变液及制备方法

1.本发明属于磁敏复合材料技术领域，具体涉及一种具有两相流体特性 的磁敏复合材料的制备方法。


背景技术：

2.目前，如何彻底清除地沟油是一个重要而紧迫的问题。若把地沟油作 为研究方向，不仅是解决地沟油的出路，而且还可以生产出大量的新能 源、新物质，创造更大的经济效益，这无疑是一种新的解决途径。于是， 利用地沟油的特性，再加以处理，生产出了一种新型磁敏材料——磁流变 液。
3.地沟油，泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用 的炸油、动物废弃油脂等。地沟油最大来源为城市大型饭店下水道的隔油池。 地沟油来源复杂，其组成也很复杂，主要由动植物油加工而成，是多种有机 化合物的混合物，主要成分是脂肪酸甘油酯，通常指由甘油和饱和或不饱和 脂肪酸经酯化所生成的酯类。地沟油的处理已经是迫在眉睫。
4.磁流变液，是一种智能材料，在外加磁场的作用下它可以可控地改变 自己的性能。磁流变液是一种两相流体，经典的磁流变液通常是由三种主 要成分所组成：载液(非磁性流体介质)，磁性颗粒和添加剂。在无外加磁 场的作用下，磁流变液会展现出牛顿流体的行为并且其剪切强度随着剪切 速率的增加而线性增加。在有外加磁场的作用下，磁流变液中的磁性颗粒 在磁场的作用下偶极子之间互相紧密接触而形成沿着磁场线方向的纤维状 结构。磁流变液因此会非常迅速的从流体状态转变为类固体状态。此时此 刻，当我们撤去磁场作用时，磁流变液将会迅速并可逆的转变回最初的流 体状态。这种通过受到外界磁场影响而使得磁流变液状态发生改变的性质 使得其流变特性发生变化。因此这种独特的特性使磁流变液广泛的应用于 航天航空、汽车工业、建筑行业、生物医疗、军事和国防等领域。
5.目前的载液主要有甲基硅油、合成油、矿物油、水等液体，原料成本 高，制备过程复杂。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提出一种基于传统制备法，以地沟油中提取出的合成 油为基底材料加入纳米级磁性颗粒的方法，可以实现磁流变液快速、环保 以及低成本地制造，制备的磁流变液具有良好的稳定性和减震效果。
7.一种新型磁流变液的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)对地沟油进行预处理，转化为合成油基液；
9.(2)将纳米磁性颗粒加入到由地沟油处理过的合成油基液中；
10.(3)加入偶联剂作为增稠剂进行搅拌融合，得到磁流变液。
11.优选地，所述预处理包括除水、脱酸、脱色、脱臭的步骤。
12.优选地，所述纳米磁性颗粒为羰基铁粉、fe3o4、钴粉、铁钴合金及 镍锌合金、复合软磁性颗粒中的一种或多种。
13.优选地，所述地沟油为餐饮用过的废油，制备方法包括以下步骤：
14.(1)地沟油静置9小时，取上层油溶液过滤；利用碱漂法去除地沟油 中的杂质，往备用液中加入质量比为5:1的碱性溶液，将反应温度控制为 50℃下反应8小时，在温度为80℃的情况下静置8小时分层，去除下层水溶 液，得到碱炼油样溶液；
15.(2)进行脱酸处理，向油质溶液中加入催化剂二氯化锡进行除酸处 理；
16.(3)向除酸油样中加入地沟油基础油质质量5％的活性白土，初始脱色 温度为60℃，终点脱色温度为120℃，脱色时间25min；
17.(4)在真空状态下将脱色处理过的溶液进行脱水处理，真空泵中真空 度设置为40mmkg,温度75℃，时间为8小时，达到真空脱水效果；
18.(5)将脱水过后的油质溶液中加入活性炭去除臭味；
19.(6)将除臭后的地沟油加入到烧杯中，按1:25的质量比例加入氢氧化 钠样品以及按2:5的质量比例加异丙醇溶液；三者相融合进行冷凝回流，吸 取反应过后的合成油；
20.(7)将磁性颗粒20nm级四氧化三铁按质量比例1:2加入到合成油中；
21.(8)在混合溶液中加入气相二氧化硅置于反应釜中不停搅拌，搅拌成 分之后，风干去除水分，便形成了新型磁流变液。
22.本发明同时公开了一种上述方法制备的新型磁流变液。
23.本发明以人们生产生活中产生的废弃物—地沟油为原料，对于地沟油 进行加工处理，制备出具有优异磁敏性能的磁流变液。该方法制备过程简 单，原材料丰富，只需要将地沟油中的杂质过滤处理，通过预热预脂化等 操作，生成合成油，作为基液制作出磁流变液。该发明的实施，不仅能够 实现废弃资源的重复使用，同时为制备磁流变液提供了一种全新的方法， 制备的磁流变液具有良好的稳定性和减震效果。
附图说明
24.图1是本发明新型磁流变液的制备方法的流程图；
25.图2a是本发明制备的新型磁流变液在磁场的作用下磁性颗粒沿磁场线 方向的纤维状结构图。
26.图2b是本发明制备的新型磁流变液在磁场消失之后液体表面的流体态 示意图。
具体实施方式
27.地沟油具有混合杂质多、水分高、酸性强的特点，因此在利用地沟油 制备基底材料时，要对地沟油进行除水、脱酸、脱色、脱臭等处理，再对 其进行预处理转化为合成油基液。
28.将纳米磁性颗粒(羰基铁粉、fe3o4、钴粉、铁钴合金及镍锌合金、复 合软磁性颗粒等)加入到由地沟油处理过的合成油基液中，然后加入偶联剂 (增稠剂)进行搅拌融合，便得到了高效的磁流变液。合成流程如图1所 示。
29.实施例1
30.一种新型磁流变液及制备方法，包括以下步骤：
31.(1)地沟油取餐饮用过的废油为原料，静置9小时，取上层油溶液过 滤进行预处理。利用碱漂法去除地沟油中的杂质，往备用液中加入质量比 为5:1的碱性溶液，将反应温度控制为50℃下反应8小时，在温度为80℃ 的情况下静置8小时分层，去除下层水溶液，得到碱炼油样溶液；
32.(2)进行脱酸处理，向油质溶液中加入催化剂二氯化锡进行除酸处 理。向除酸油样中加入地沟油基础油质质量5％的活性白土，初始脱色温度 为60℃，终点脱色温度为120℃，脱色时间25min。紧接着在真空状态下将 脱色处理过的溶液进行脱水处理，真空泵中真空度设置为40mmkg,温度 75℃，时间为8小时，达到真空脱水效果。
33.(3)将脱水过后的油质溶液中加入活性炭去除臭味。
34.(4)将上述步骤预处理过后的地沟油加入到烧杯中，按1:25的质量比 例加入氢氧化钠样品以及按2:5的质量比例加异丙醇溶液。三者相融合进行 冷凝回流，吸取反应过后的合成油。
35.(5)将磁性颗粒20nm级四氧化三铁按质量比例1:2加入到合成油中。
36.(6)在混合溶液中加入气相二氧化硅置于反应釜中不停搅拌，搅拌成 分之后，风干去除水分，便形成了新型磁流变液。
37.实验例
38.在实施例1制备的新型磁流变液样品底部添加磁场，在磁场的作用下磁 性颗粒沿磁场线方向的纤维状结构，如图2a所示。当磁场消失之后，液体 表面恢复最初的流体态，如图2b所示。
39.通过本工艺方法可以增强磁流变液的剪切屈服应力并显著减弱了磁性 颗粒的沉降性。
40.利用地沟油处理过后的合成油作为基底材料加入纳米级四氧化三铁， 所制备的磁流变液具有快速、低成本并具有高效的特性。
41.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限 制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的 技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。