磁性流體的制備及其流變性能的研究.pdf

1、實(shí)驗(yàn)制備了水基、甲苯基等多種磁性流體，以IR、XRD、SEM、TEM、VSM、古埃磁天平、毛細(xì)管流變儀和旋轉(zhuǎn)流變儀等儀器和裝置，對(duì)制備的各種磁性流體的流變性能、分散穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究，著重探討了磁性流體的流變性能與其載液特性、固含量、表面活性劑性能及用量、溫度條件及磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素間的關(guān)系，獲得了一些有用的數(shù)據(jù)與結(jié)果，為本課題組的磁性流體的實(shí)驗(yàn)制備方法及條件的確定與性能改進(jìn)提供了一些有用的參考。 本論文主要做了以下工作：

2、 一、毛細(xì)管流變儀實(shí)驗(yàn)裝置的建立及其儀器常數(shù)的確定。毛細(xì)管流變儀是研究磁性流體流變行為的主要實(shí)驗(yàn)裝置之一，根據(jù)毛細(xì)管流變儀測(cè)定流體粘度的基本原理，建立了一套實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置，確定了實(shí)驗(yàn)測(cè)量流程，并正確設(shè)計(jì)了儀器常數(shù)的實(shí)驗(yàn)確定方法。采用純水、甘油水溶液為標(biāo)準(zhǔn)液，通過測(cè)定一組等徑但不等長(zhǎng)的毛細(xì)管在相同流量下的壓力差數(shù)據(jù)，通過一定的數(shù)據(jù)處理，可以完全排除端口效應(yīng)和動(dòng)能損失的影響，正確給出實(shí)驗(yàn)用毛細(xì)管的儀器常數(shù)。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的粘度測(cè)定比對(duì)，使用此

3、方法標(biāo)定的毛細(xì)管流變儀具有足夠的測(cè)量精度，為本論文對(duì)磁性流體流變行為的研究提供了最基本的實(shí)驗(yàn)條件。 二、實(shí)驗(yàn)研究了磁性流體的流變行為，測(cè)定了不同磁性流體的粘度數(shù)據(jù)，討論了磁性流體的粘度與顆粒粒度及分布狀況、固含量、團(tuán)聚作用、添加劑種類與用量等影響因素間關(guān)系。實(shí)驗(yàn)還對(duì)比了多種低固含量磁性流體樣品的磁流變行為，結(jié)果表明低固含量的磁性流體符合牛頓流體特征，在外加磁場(chǎng)下仍具有牛頓流體特征，并具有明顯的磁致粘效應(yīng)。以Einstein的粘度

4、式為基礎(chǔ)，通過進(jìn)一步的理論分析，充分考慮了上述各因素的影響，提出了更為全面的粘度預(yù)測(cè)公式。用新公式計(jì)算了多個(gè)磁性流體樣品的粘度，并與實(shí)驗(yàn)的測(cè)量值的進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明新的公式比Einstein粘度式具有更高的精確度，可以用于預(yù)測(cè)低固含量磁性流體的粘度。 三、分別用機(jī)械攪拌法和球磨法制備了不同固含量的水基Fe3O4磁性流體，并研究了其流變特性。使用毛細(xì)管流變儀，研究了機(jī)械攪拌法配置的低固含量水基Fe3O4磁性流體的粘滯特性與制備條

5、件、表面活性劑用量、溫度和磁場(chǎng)等因素之間的關(guān)系，結(jié)果顯示：低固含量水基Fe3O4磁性流體符合牛頓流體的特性。使用旋轉(zhuǎn)流變儀研究了用球磨法制各的高固含量磁性流體的剪切變稀、觸變結(jié)構(gòu)、本構(gòu)方程及其磁場(chǎng)對(duì)其流變特性的影響，結(jié)果表明高固含量水基Fe3O4磁性流體屬于非牛頓流體，可以用H-B模型良好地描述其流變特性。 四、實(shí)驗(yàn)制備甲苯基Fe3O4磁性流體，并對(duì)其產(chǎn)品的性能進(jìn)行了表征，同時(shí)研究了其流變特性。采用化學(xué)共沉淀法，先合成了磁性Fe