本發(fā)明公開了一種水基磁流變液，屬于智能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磁流變液一般是由載液、微米或亞微米尺寸的鐵磁性顆粒、穩(wěn)定劑等組成的懸浮體系。磁流變液的特點(diǎn)是:在無外加磁場(chǎng)時(shí)，磁流變液呈牛頓流體狀態(tài)，流動(dòng)性與載液基本相同。當(dāng)施加一外磁場(chǎng)后，體系粘度瞬間增大，從自由流動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)或固體狀態(tài)，體系的屈服強(qiáng)度和表觀粘度增加2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)體系的熱力學(xué)、磁、光、聲等性質(zhì)也會(huì)發(fā)生大幅度的改變。其中體系的屈服強(qiáng)度和表觀粘度能夠受外加磁場(chǎng)的調(diào)控，隨著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化。磁流變液的這種粘度隨外加磁場(chǎng)發(fā)生變化的效應(yīng)被稱為磁流變效應(yīng)。磁流變液的另一個(gè)特點(diǎn)是：當(dāng)撤除磁場(chǎng)后，顆粒又能迅速地恢復(fù)到自由狀態(tài)，整個(gè)材料的粘度也相應(yīng)降低，重新呈牛頓流體狀態(tài)，這種完全可逆的變化能在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成。磁流變液的這一可控特性使其可以在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如機(jī)械、電子、航空航天、化工、能源、冶金、儀表、環(huán)保、醫(yī)療等。

現(xiàn)階段磁流變液的研究還是主要關(guān)注在油基磁流變液上，而關(guān)于制備水基磁流變液的報(bào)道較少。近幾年，隨著磁流變拋光技術(shù)的發(fā)展，水基磁流變液的研究與開發(fā)越來越受到重視。與其它載液相比“水不但成本低無污染”還能夠使微細(xì)磨料均勻地分散，同時(shí)水還具有良好的冷卻和洗滌潤(rùn)滑作用，并且可促進(jìn)拋光材料表面的水解，提高拋光效率，但是現(xiàn)有的水基磁流變材料磁性顆粒（一般為羰基鐵粉）密度大，與載液相容性差而容易沉降，特別是長(zhǎng)期靜置后易結(jié)塊且難再分散而失去磁流變性能。因此，開展水基磁流變液穩(wěn)定性研究，開發(fā)一種與載液相容性好，不易沉降結(jié)塊的水基磁流變液，對(duì)提高相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)含量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有水基磁流變材料與載液相容性差而容易沉降，特別是長(zhǎng)期靜置后易結(jié)塊且難再分散而失去磁流變性能的問題，提供了一種水基磁流變液。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種水基磁流變液，由以下重量份組成：

10～15份改性蛋白螯合劑溶液、1～2份正硅酸乙酯、0.5～1.0份羰基鐵粉和1～2份去離子水。

所述的羰基鐵粉粒徑為200目。

所述的改性蛋白螯合劑溶液制備步驟為，按重量份數(shù)計(jì)，由45～50份去離子水、10～15份三聚氰胺、5～8份甲醇、5～10份尿素、3～5份三乙醇胺和9～10份蠶絲蛋白濃縮液攪拌混合，經(jīng)調(diào)節(jié)ph至8.0后，得堿化蛋白液，按體積比1:12，將二硫化碳滴加至堿化蛋白液中，滴加完成后靜置冷卻并過濾得濾液，制備而成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性蛋白螯合劑溶液制備步驟，其特征在于，所述的蠶絲蛋白濃縮液制備步驟為：按重量份數(shù)計(jì)，由45～50份的去離子水、25～30份的脫膠蠶絲和35～40份的無水乙醇攪拌混合后，水浴加熱并離心分離，收集上層清液并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)制備而成。

所述的調(diào)節(jié)ph采用的是0.5/l氫氧化鈉溶液。

所述的二硫化碳滴加時(shí)間為25～30min。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明以羰基鐵粉表面的羥基為錨點(diǎn)，將蛋白質(zhì)水解并接枝氨基基團(tuán)后，經(jīng)成核縮聚并生長(zhǎng)，在羰基鐵粉表面形成過渡層，由于蛋白質(zhì)水解形成的多肽為長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，使其包覆在羰基鐵粉表面后，在水中展開并防止磁流變液的硬沉降，提高水基磁流變液的穩(wěn)定性和再分散性能；

（2）本發(fā)明以蛋白質(zhì)為改性原料，經(jīng)水解蠶絲蛋白并接枝氨基基團(tuán)至蛋白質(zhì)表面，通過親核加成反應(yīng)在蛋白質(zhì)共聚物表面引入二硫代氨基甲酸基團(tuán)，與羰基鐵粉進(jìn)行有效螯合，使其表面接枝親水基團(tuán)，與水組成性能優(yōu)良的水基磁流變液，改善磁流變液在水中有效分散性能，提高材料與載液之間的相容性。

具體實(shí)施方式

首先按重量份數(shù)計(jì)，選取45～50份的去離子水、25～30份的脫膠蠶絲和35～40份的無水乙醇置于燒杯中，攪拌混合并置于55～60℃下水浴加熱1～2h，隨后停止加熱并靜置冷卻至室溫，再在2500～3000r/min下離心分離10～15min，收集上層清液并置于45～50℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得蠶絲蛋白濃縮液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份去離子水、10～15份三聚氰胺、5～8份甲醇、5～10份尿素和3～5份三乙醇胺置于燒杯中，攪拌混合并置于55～60℃下水浴加熱1～2h，待水浴加熱完成后，再添加9～10份的蠶絲蛋白濃縮液至燒杯中，攪拌混合并保溫反應(yīng)2～3h，制備得改性蛋白溶液，選取0.5mol/l氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)改性蛋白溶液ph至8.0，攪拌混合45～60min制備得堿化蛋白液，隨后按體積比1:12，將二硫化碳滴加至堿化蛋白液中，控制滴加時(shí)間為25～30min，待滴加完成后，再在45～50℃下水浴加熱1～2h，靜置冷卻至室溫，過濾并得濾液，制備得改性蛋白螯合劑溶液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份改性蛋白螯合劑溶液、5～10份正硅酸乙酯和3～5份200目羰基鐵粉置于燒杯中，在200～300w下超聲分散10～15min后，在75～80℃下真空干燥6～8h，隨后靜置冷卻至室溫，在250～300r/min下球磨3～5h，過250目篩制備得改性羰基鐵粉，按質(zhì)量比4:1，將改性羰基鐵粉與去離子水?dāng)嚢杌旌?，在室溫下置于研缽中研磨分?～2h，再在250～300w下超聲分散10～15min后，即可制備得一種水基磁流變液。

實(shí)例1

首先按重量份數(shù)計(jì)，選取45份的去離子水、25份的脫膠蠶絲和35份的無水乙醇置于燒杯中，攪拌混合并置于55℃下水浴加熱1h，隨后停止加熱并靜置冷卻至室溫，再在2500r/min下離心分離10min，收集上層清液并置于45℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得蠶絲蛋白濃縮液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45份去離子水、10份三聚氰胺、5份甲醇、5份尿素和3份三乙醇胺置于燒杯中，攪拌混合并置于55℃下水浴加熱1h，待水浴加熱完成后，再添加9份的蠶絲蛋白濃縮液至燒杯中，攪拌混合并保溫反應(yīng)2h，制備得改性蛋白溶液，選取0.5mol/l氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)改性蛋白溶液ph至8.0，攪拌混合45min制備得堿化蛋白液，隨后按體積比1:12，將二硫化碳滴加至堿化蛋白液中，控制滴加時(shí)間為25min，待滴加完成后，再在45℃下水浴加熱1h，靜置冷卻至室溫，過濾并得濾液，制備得改性蛋白螯合劑溶液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45份改性蛋白螯合劑溶液、5份正硅酸乙酯和3份200目羰基鐵粉置于燒杯中，在200w下超聲分散10min后，在75℃下真空干燥6h，隨后靜置冷卻至室溫，在250r/min下球磨3h，過250目篩制備得改性羰基鐵粉，按質(zhì)量比4:1，將改性羰基鐵粉與去離子水?dāng)嚢杌旌?，在室溫下置于研缽中研磨分?h，再在250w下超聲分散10min后，即可制備得一種水基磁流變液。

實(shí)例2

首先按重量份數(shù)計(jì)，選取48份的去離子水、28份的脫膠蠶絲和38份的無水乙醇置于燒杯中，攪拌混合并置于59℃下水浴加熱1h，隨后停止加熱并靜置冷卻至室溫，再在2750r/min下離心分離13min，收集上層清液并置于48℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得蠶絲蛋白濃縮液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量48份去離子水、13份三聚氰胺、8份甲醇、8份尿素和4份三乙醇胺置于燒杯中，攪拌混合并置于58℃下水浴加熱1h，待水浴加熱完成后，再添加9份的蠶絲蛋白濃縮液至燒杯中，攪拌混合并保溫反應(yīng)2h，制備得改性蛋白溶液，選取0.5mol/l氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)改性蛋白溶液ph至8.0，攪拌混合53min制備得堿化蛋白液，隨后按體積比1:12，將二硫化碳滴加至堿化蛋白液中，控制滴加時(shí)間為28min，待滴加完成后，再在48℃下水浴加熱1h，靜置冷卻至室溫，過濾并得濾液，制備得改性蛋白螯合劑溶液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量48份改性蛋白螯合劑溶液、8份正硅酸乙酯和4份200目羰基鐵粉置于燒杯中，在250w下超聲分散13min后，在78℃下真空干燥7h，隨后靜置冷卻至室溫，在275r/min下球磨4h，過250目篩制備得改性羰基鐵粉，按質(zhì)量比4:1，將改性羰基鐵粉與去離子水?dāng)嚢杌旌希谑覝叵轮糜谘欣徶醒心シ稚?h，再在275w下超聲分散13min后，即可制備得一種水基磁流變液。

實(shí)例3

首先按重量份數(shù)計(jì)，選50份的去離子水、30份的脫膠蠶絲和40份的無水乙醇置于燒杯中，攪拌混合并置于60℃下水浴加熱2h，隨后停止加熱并靜置冷卻至室溫，再在3000r/min下離心分離15min，收集上層清液并置于50℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得蠶絲蛋白濃縮液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量50份去離子水、15份三聚氰胺、8份甲醇、10份尿素和5份三乙醇胺置于燒杯中，攪拌混合并置于60℃下水浴加熱2h，待水浴加熱完成后，再添加10份的蠶絲蛋白濃縮液至燒杯中，攪拌混合并保溫反應(yīng)3h，制備得改性蛋白溶液，選取0.5mol/l氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)改性蛋白溶液ph至8.0，攪拌混合60min制備得堿化蛋白液，隨后按體積比1:12，將二硫化碳滴加至堿化蛋白液中，控制滴加時(shí)間為30min，待滴加完成后，再在50℃下水浴加熱2h，靜置冷卻至室溫，過濾并得濾液，制備得改性蛋白螯合劑溶液，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量50份改性蛋白螯合劑溶液、10份正硅酸乙酯和5份200目羰基鐵粉置于燒杯中，在300w下超聲分散15min后，在80℃下真空干燥8h，隨后靜置冷卻至室溫，在300r/min下球磨5h，過250目篩制備得改性羰基鐵粉，按質(zhì)量比4:1，將改性羰基鐵粉與去離子水?dāng)嚢杌旌希谑覝叵轮糜谘欣徶醒心シ稚?h，再在300w下超聲分散15min后，即可制備得一種水基磁流變液。

對(duì)實(shí)例1～3制得的水基磁流變液和市售普通水基磁流變液（對(duì)比例）進(jìn)行性能檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如下表：

綜上所述，本發(fā)明所得水基磁流變液具有優(yōu)異的防沉降性能，同時(shí)與載體相容性較好，能長(zhǎng)期發(fā)揮穩(wěn)定的磁流變性能。