磁流變液懸浮液高剪切分散機(jī)

一、產(chǎn)品名稱概述：水基磁流變液高速分散機(jī)，懸浮液高剪切分散機(jī)，車用磁流變液研磨分散機(jī)高分子新材料剪切細(xì)化機(jī)

二、磁流變液概述

磁流變液和磁流體是兩個(gè)容易混淆的概念。雖然它們都是用磁性微粒分散在合適的液態(tài)載體中形成的，但由于懸浮粒子的尺寸范圍不同,因而它們的物理特性和應(yīng)用領(lǐng)域也不同[1]。 從粒子材料和尺寸上說(shuō)，磁流體中懸浮粒子的直徑在1～10nm范圍內(nèi)，通常用合適的表面活性劑將懸浮粒子分散在液體中，由于粒子的尺寸小，布朗運(yùn)動(dòng)可以阻止粒子沉淀和團(tuán)聚，其穩(wěn)定性能好；而磁流變液，懸浮粒子的直徑為0.1～500μm，粒子較大，布朗運(yùn)動(dòng)無(wú)法阻止顆粒沉淀和團(tuán)聚，必須采取如表面包裹、復(fù)合等方法來(lái)降低整個(gè)顆粒的密度，提高材料的穩(wěn)定性。從受外加磁場(chǎng)作用而表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性能看，磁流體的屈服應(yīng)力變化通常在幾Pa到幾百Pa之間；而磁流變液的屈服應(yīng)力變化通常可達(dá)數(shù)十kPa，比磁流體的控制范圍大得多。再?gòu)亩邞?yīng)用角度看，磁流體主要是利用其粘度變化進(jìn)行物質(zhì)分離，機(jī)械裝置的承載和密封等；而磁流變液主要是利用其提供的大剪切力矩，制作阻尼器件，實(shí)現(xiàn)阻尼控制和力矩傳遞。 本文嘗試就我們的研究工作，向各位磁流體研究者介紹磁流變液的制備、機(jī)理、測(cè)試、應(yīng)用和發(fā)展。

三、磁流變液制備工藝

磁流變液一般由鐵磁性易磁化顆粒、母液油和穩(wěn)定劑三種物質(zhì)構(gòu)成。鐵磁性（軟磁性）固體顆粒有球狀、棒狀和紡錘狀三種形態(tài)，密度為7～8g/cm3，其中球形顆粒的直徑在0.1～500μm 范圍內(nèi)。目前可用作磁流變液的鐵磁性固體顆粒是具有較高磁化飽和強(qiáng)度的鐵粉、純鐵粉或鐵合金 。由于鐵粉飽和磁化強(qiáng)度為2.15特斯拉，且物性較軟、具有可壓縮性、材料成本低、購(gòu)買方便，已成為常用的材料之一。磁流變液的母液油（分散劑）一般是非導(dǎo)磁且性能良好的油，如礦物油、硅油、合成油等,它們須具有較低的零場(chǎng)粘度、較大范圍的溫度穩(wěn)定性、*等特性。穩(wěn)定劑用來(lái)減緩或防止磁性顆粒沉降的產(chǎn)生。因?yàn)榇判灶w粒的比重較大，容易沉淀或離心分離，加入少量的穩(wěn)定劑是必須的。磁流變液的穩(wěn)定性主要受兩種因素的影響：一是粒子的聚集結(jié)塊，即粒子相互聚集形成很大的團(tuán)；二是粒子本身的沉降，即磁性粒子隨時(shí)間的沉淀。這兩種因素都可以通過(guò)添加劑或表面活性劑來(lái)減緩。由超精細(xì)石英粉形成的硅膠是一種典型的穩(wěn)定劑，這種粒子具有很大的表面積，每個(gè)粒子具有多孔疏松結(jié)構(gòu)可以吸附大量的潮氣，磁性顆?？捎蛇@些結(jié)構(gòu)支撐均勻地分布在母液中。另一方面，表面活性劑可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸附在磁性顆粒的周圍以減緩粒子的沉降。穩(wěn)定劑必須有特殊的分子結(jié)構(gòu)，一端有一個(gè)對(duì)磁性顆粒界面產(chǎn)生高度親和力的釘扎功能團(tuán)，另一端還需一個(gè)極易分散于某種基液中去的適當(dāng)長(zhǎng)度的彈性基團(tuán)。將這三種物質(zhì)按一定的比例混合均勻，即可形成磁流變液。

目前上關(guān)于磁流變液材料制備方法和工藝的報(bào)道比較多。用太倉(cāng)希德機(jī)械技術(shù)產(chǎn)生直徑在200nm～5μm 的Co粒子，并將鐵顆粒表面復(fù)合此納米尺寸的Co粒子，形成鐵復(fù)合物為懸浮粒子制備的磁流變液。

四、制備磁流變液的重要因素

1.鐵粉的真密度

2.添加劑（表面活性劑）的使用

3.配方的選用不同*的結(jié)果*不同。

4.機(jī)械設(shè)備的搭配 ；設(shè)備的剪切速度，設(shè)備的每秒轉(zhuǎn)速，設(shè)備工作頭的精密度，轉(zhuǎn)速太低工作頭太粗是不會(huì)做出高質(zhì)量的磁流變液。

五、磁流變液用研磨分散機(jī)的優(yōu)勢(shì)

要提高懸浮液的穩(wěn)定性，分散相顆粒的粒徑應(yīng)盡量細(xì)小。但應(yīng)該指出，根據(jù)前人所做的大量研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒粒度的減小，雖然顆粒由重力引起的分離作用變?yōu)榇我囊蛩?，但是由于顆粒之間的間距減小，顆粒之間的結(jié)合力（范德華力等）起到了重要決定性作用。另外，當(dāng)顆粒直徑小于某一細(xì)小尺寸時(shí)，此時(shí)，顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)效應(yīng)就不能忽略了，所以由于細(xì)小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)，而使得顆粒之間產(chǎn)生激烈地碰撞。若不加穩(wěn)定劑，這些情況都會(huì)導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚，對(duì)體系的穩(wěn)定是不利的。所以物料的分散中，顆粒粒徑并非越細(xì)越好，要觀察物料

的特性而定。分散就是要根據(jù)物料的特性與特點(diǎn)，減小分散相顆粒的粒度，使其分布于一個(gè)較窄的尺寸范圍，并達(dá)到吸力與斥力的相互平衡，從而保證漿料體系的穩(wěn)定。

1.在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力作用下，物料從工作頭的上下進(jìn)料區(qū)域同時(shí)從軸向吸入工作腔。

2.強(qiáng)勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)子之間狹窄精密的間隙中。同時(shí)受到離心擠壓、撞擊等作用力，使物料初步分散乳化均質(zhì)。

3.在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外端產(chǎn)生至50m/s，并形成強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切、液層摩擦、撞擊撕裂，使物料充分的分散、均質(zhì)、研磨、細(xì)化，同時(shí)通過(guò)定子槽射出。分散機(jī)就是通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的均質(zhì)頭的高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)物料進(jìn)行剪切，分散，撞擊。在實(shí)驗(yàn)或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行的混合、攪拌、分散、均質(zhì)和研磨的應(yīng)用。

4.物料不斷高速地從徑向射出，在物料本身和容器壁的阻力下改變流向，與此同時(shí)在轉(zhuǎn)子區(qū)產(chǎn)生的上、下軸向抽吸力的作用下，又形成上、下兩股強(qiáng)烈的翻動(dòng)湍流。物料經(jīng)過(guò)數(shù)次循環(huán)，完成分散、研磨、均質(zhì)過(guò)程。

5.強(qiáng)勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)子之間狹窄精密的間隙中，同時(shí)受到離心擠壓、液層摩擦、液力撞擊等綜合作用力，物料被初步分散。

6.物料不斷地從徑向高速射出，在物料本身和容器壁的阻力下改變流向，與此同時(shí)在轉(zhuǎn)子區(qū)產(chǎn)生的上、下軸向抽吸力的作用下，又形成上、下兩股強(qiáng)烈的翻動(dòng)紊流。物料經(jīng)過(guò)數(shù)次循環(huán)，完成分散過(guò)程

五、研磨分散機(jī)結(jié)構(gòu)及參數(shù)

研磨分散機(jī)是由膠體磨分散機(jī)組合而成的高科技產(chǎn)品。

*級(jí)由具有精細(xì)度遞升的三級(jí)鋸齒突起和凹槽。定子可以無(wú)限制的被調(diào)整到所需要的轉(zhuǎn)子之間距離。在增強(qiáng)的流體湍流下。凹槽在每級(jí)口可以改變方向。
第二級(jí)由轉(zhuǎn)定子組成。分散頭的設(shè)計(jì)也很好的滿足不同粘度的物質(zhì)以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子和轉(zhuǎn)子（乳化頭）和批次式機(jī)器的工作頭設(shè)計(jì)的不同主要是因?yàn)樵趯?duì)輸送性的要求方面，特別要引起注意的是：在粗精度、中等精度、細(xì)精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是轉(zhuǎn)子齒的排列，還有一個(gè)很重要的區(qū)別是不同工作頭的幾何學(xué)征不一樣。狹槽寬度以及其他幾何學(xué)特征都能改變定子和轉(zhuǎn)子工作頭的不同功能。

以下為型號(hào)表供參考：

磁流變液懸浮液高剪切分散機(jī)