МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2011 года по МПК H01F1/44 F16F9/53 

Настоящее изобретение относится к магнитореологическим жидкостям, способу их получения и к их применению.

Магнитореологическими жидкостями (сокращенно МРЖ) называют, обычно, жидкости, реологические свойства которых изменяются под действием магнитного поля. При этом речь идет, чаще всего, о суспензиях ферромагнитных, сверхпарамагнитных или парамагнитных частиц в жидкости-носителе (часто также называемой масляной основой).

При приложении к такой суспензии магнитного поля ее сопротивление течению возрастает. Это происходит потому, что диспергированные намагничивающиеся частицы, например железный порошок, вследствие их магнитного взаимодействия образуют цепочечные структуры параллельно линиям магнитного поля. Во время обработки, деформации, магнитореологических жидкостей эти структуры частично разрушаются, но образуются вновь. Реологические свойства магнитореологических жидкостей в магнитном поле схожи со свойствами пластических тел с пределом текучести, т.е. необходимо создать минимальное напряжение сдвига, чтобы придать магнитореологической жидкости текучесть.

Магнитореологические жидкости относятся к группе неньютоновских жидкостей. Вследствие их предела текучести вязкость сильно изменяется со скоростью приложенного сдвигового усилия. Обратимое изменение вязкости посредством приложения магнитного поля можно осуществить в течение миллисекунд.

Реологические свойства магнитореологической жидкости можно приближенно описать моделью Bincham, предел текучести которой возрастает с возрастанием напряженности магнитного поля. Например, напряжение сдвига в несколько десятков тысяч Н/м² достигают при магнитной индукции менее одного тесла. Высокие прилагаемые напряжения сдвига требуются для использования магнитореологических жидкостей в таких устройствах, как амортизаторы, сцепления, тормоза и другие управляющие маневренные механизмы (например, тактильные устройства, аварийные Crash-абсорберы, Steer-by-Wire система управления (рулевое управление с тросовым приводом), Gear- und Brake-by-Wire система (зубчатая передача и тормозная система с тросовым приводом), уплотнения, стопорные системы, протезы, снаряжение для фитнеса или подшипники).

Прилагаемое напряжение сдвига магнитореологической жидкости возрастает с объемной концентрацией намагничивающихся частиц. При этом при отдельном использовании общая объемная или массовая концентрация намагничивающихся частиц достигает 90% и более. В этих случаях отдельные компоненты в составе, прежде всего, масляная основа, диспергатор, загуститель и частицы железа (поверхностное свойство), должны соответствовать друг другу таким образом, чтобы несмотря на высокое объемное содержание намагничивающихся частиц обеспечить манипулируемость дисперсией. Под этим подразумевают, с одной стороны, текучесть состава в широком интервале температур около от -40°С до 200°С, что является решающим, в особенности, для использования в автомобильной области. Стремятся к как можно более низкому уровню текучести без воздействия магнитного поля, максимально высокому пределу текучести под воздействием поля, низким седиментационным свойствам намагничивающихся частиц, слабой тенденции их к агрегации и легкой редиспергируемости после седиментации.

Из международной заявки на патент WO 01/03150 А1 известны магнитореологические составы, содержащие помимо масляной основы магнитореологическую частицу со средним диаметром от 0,1 до 1000 мкм. Кроме того, магнитореологический состав содержит слоистый силикат, полученный из силикатов типа бентонитов. Эти гидрофобно-модифицированные слоистые силикаты используют для снижения быстрой седиментации. Однако согласно международной заявке на патент WO 01/03150 А1 используют большое количество слоистого силиката, что является недостатком вследствие ограниченной текучести в случае использования при низких температурах.

В патенте США US 5683615 описано применение тиофосфорных и/или тиокарбаматных соединений в качестве диспергатора намагничивающихся частиц с целью улучшения коллоидной стабильности.

В патенте США US 5667715 описывается смесь из крупных и мелких частиц железа для максимизации коэффициента вязкости в магнитном поле и без воздействия магнитного поля. При этом дополнительно используют в качестве загустителя двуокись кремния. В качестве диспергатора названы поверхностно-активные вещества, такие как оксиэтилированные алкиламины. Соотношение крупных и мелких частиц железа составляет соответственно 5-10:1.

В международной заявке на патент WO 02/25674 описывается применение больших количеств загустителя в магнитореологической пасте для улучшения седиментационной стабильности. Однако согласно опыту такие составы не пригодны для низкотемпературного использования ввиду высокого сопротивления течению.

В европейском патенте ЕР 0845790 описывается применение магнитных частиц, покрытых синтетическими полимерами и производными целлюлозы. Благодаря использованию этих специальных синтетических полимеров и производных целлюлозы должны улучшиться седиментационная стабильность, абразивность и коллоидная стабильность полученного магнитореологического состава. Несмотря на это все же требуется дополнительное использование в составе диспергаторов и загустителей.

Недостатком известных магнитореологических составов является то, что они обладают лишь ограниченным профилем свойств для конкретной области их использования.

Следовательно, множество известных магнитореологических составов стабильно в течение длительного периода времени лишь при температуре до 100°С, в то время как при более высоких температурах до 150°С достаточной стабильности не существует. В этой связи под стабильностью подразумевают, что эксплуатационно-технические свойства не ухудшаются вследствие температурного воздействия. Это, с одной стороны, реологические свойства, т.е. текучесть как без воздействия магнитного поля, так и при воздействии магнитным полем. С другой стороны, после продолжительного температурного воздействия образцы не должны проявлять нестабильности или негомогенности, такой как агломерация или усиленная седиментация, например, с образованием твердых уже не редиспергируемых осадков.

Известные магнитореологические составы при температуре до -30°С уже без приложения магнитного поля являются слишком высоковязкими, отвердевают аморфно или кристаллизуются.

Другим недостатком известных в технике магнитореологических составов является то, что при температурных циклах они не проявляют обратимых свойств.

Поэтому существует потребность в магнитореологических составах, стабильных в широкой области температур и проявляющих во всей этой температурной области обратимые свойства.

Кроме того, желательными являются магнитореологические составы, обеспечивающие широкую работоспособность состава даже при высокой концентрации частиц, например, до 90 мас.%, а также низкую вязкость без приложения магнитного поля при низкой температуре - -30°С и ниже.

Помимо этого, желательными являются магнитореологические составы, редиспергирующиеся без всяких проблем после седиментации намагничивающихся частиц. При этом следует получить высокопигментированные составы для обеспечения высоких прилагаемых напряжений сдвига при приложении магнитного поля с ранее известными свойствами.

Известные магнитореологические составы соответствуют ранее очерченному контуру профиля требований не по всем пунктам. Либо плохой является редиспергируемость, либо не обеспечиваются свойства текучести при низких температурах без воздействия поля, что может опять привести к высокой вязкости масляной основы, либо также к несогласованной взаимной совместимости масла, диспергатора и тиксотропных частиц, или текучесть во всем температурном диапазоне достигается лишь тогда, когда концентрация намагничивающихся частиц является не слишком высокой или когда используют мало тиксотропного средства, что опять происходит за счет седиментационной стабильности.

В соответствии с этим задачей настоящего изобретения является получить новые магнитореологические составы, обладающие для названного использования, преимущественно, хорошим спектром свойств и, преимущественно, не обладающие ранее описанными недостатками известных магнитореологических составов.

Эта задача решается магнитореологическим составом.

Магнитореологический состав по изобретению отличается тем, что он содержит следующие компоненты:

a) по меньшей мере, одну масляную основу, выбранную из группы, состоящей из диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты на основе прямоцепочечных или разветвленных жирных кислот с длиной цепи от четырех атомов углерода до десяти атомов углерода и прямоцепочечных или разветвленных спиртов с длиной цепи от четырех атомов углерода до десяти атомов углерода; насыщенных сложных полиолэфиров на основе неопентилгликоля, триметилол-пропана или пентаэритрита; поли-α-олефинов и смесей названных выше диалкиловых сложных эфиров дикарбоновой кислоты и поли-α-олефинов;

b) по меньшей мере, одну намагничивающуюся частицу, выбранную из группы, состоящей из порошка железа, тонкодисперсного порошка железа, такого как порошка карбонила железа, распыленного газом или водой порошка железа, порошка железа с покрытием и смесей вышеназванных намагничивающихся частиц;

c) по меньшей мере, один диспергатор, выбранный из группы, состоящей из диспергаторов на основе полимеров и сложных эфиров алкилфосфорной кислоты с длинноцепочечными спиртами или этоксилатами спиртов общей формулы:

R_n(EO)_x,

где n равен от 4 до 18 и x равен от 0 до 20, особенно предпочтительно n равен от 6 до 18 и x равен от 0 до 10, в особенности n равен от 6 до 18 и x равен от 0 до 5; и

d) по меньшей мере, одно тиксотропное средство на основе гидрофобно-модифицированных слоистых силикатов.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения магнитореологический состав по изобретению предпочтительно состоит, главным образом, из названных выше компонентов.

В последующем отдельные компоненты от а) до d), которые содержатся в магнитореологическом составе, характеризуются более подробно.

Масляная основа

Магнитореологический состав по изобретению содержит в качестве масла, в последующем называемого масляной основой, соединение, выбранное из группы, состоящей из диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты на основе прямоцепочечных или разветвленных жирных кислот с длиной цепи от 4 атомов углерода до 10 атомов углерода и прямоцепочечных или разветвленных спиртов с длиной цепи от 4 атомов углерода до 10 атомов углерода; насыщенных сложных полиолэфиров на основе неопентилгликоля, триметилолпропана или пентаэритрита; поли-α-олефинов и смесей из вышеназванных диалкиловых сложных эфиров дикарбоновых кислот и поли-α-олефинов.

Является предпочтительным, если названная масляная основа или смесь вышеназванных масляных основ имеет температуру воспламенения выше 150°С и температуру застывания (затвердевания) ниже -55°С. Масляная основа или смесь вышеназванных масляных основ предпочтительно имеет влагосодержание менее 0,5%, особенно предпочтительно менее 0,1%. Кроме того, масляная основа или смесь масляных основ имеет вязкость предпочтительно менее 5000 мм²/с, особенно предпочтительно менее 3000 мм²/с и в особенности менее 2000 мм²/с, соответственно при температуре -40°С. Одновременно масляная основа обладает высокой химической стабильностью при высокой температуре в присутствии железа и воздуха, вследствие чего становится возможным оптимальное применение в широкой области температур.

Масляная основа или смесь масляных основ образуют непрерывную фазу магнитореологической жидкости.

Если в качестве масляной основы используют сложный диэфир на основе короткоцепочечных жирных кислот, то речь, преимущественно, идет о сложном диэфире марок Emkarate® и марок Priolube® фирмы Uniqema, например Emkarate® 1080 и Emkarate® 1090 и Priolube® 1859, Priolube® 3958 и Priolube® 3960.

Если используют сложный диэфир на основе длинноцепочечных жирных кислот, то предпочтительно используют сложный диэфир марок Priolube® фирмы Uniqema, например Priolube® 3967.

Другой пригодный сложный диэфир известен под торговыми наименованиями Glissofluid® A9.

Другими пригодными сложными диэфирами являются диизооктиловый эфир себациновой кислоты, диоктиловый эфир себациновой кислоты и диоктиловый эфир адипиновой кислоты.

Если в магнитореологическом составе по изобретению в качестве масляной основы используют насыщенный сложный полиолэфир карбоновых кислот на основе неопентилгликоля, триметилолпропана или пентаэритрита, то предпочтительным является использование марок Priolube® фирмы Uniqema, особенно Priolube® 3970. Другими ненасыщенными сложными полиолэфирами являются, например, Priolube® 2065 и 2089 фирмы Uniqema, сложный эфир триметиллитовой кислоты, например, Emkarate® 8130 и 9130 фирмы Uniqema, и комплексный сложный эфир, например, Priolube® 1849 фирмы Uniqema.

Если в магнитореологическом составе по изобретению в качестве масляной основы используют поли-α-олефин, то предпочтительным является использование Durasyn® 162 и Durasyn® 164 фирмы Amoco. Особенно предпочтительным является использование Durasyn® 162 фирмы Amoco.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве масляной основы используют смесь из одного из названных выше диалкиловых сложных эфиров дикарбоновых кислот и поли-α-олефина.

Как уже отмечалось, поли-α-олефин является предпочтительной масляной основой в магнитореологических составах. Это определяется, среди прочего, их низкой вязкостью при низких температурах, вследствие чего магнитореологические составы, базирующиеся на этой масляной основе, в состоянии без воздействия на них магнитного поля при температурах, по меньшей мере, -30°С являются еще текучими и поэтому пригодны для использования. Тем не менее, сложноэфирные масла, такие как, например, динониловый сложный диэфир адипиновой кислоты, и магнитореологические составы на основе этих масел часто являются вязкими в широком диапазоне температур, релевантных температуре их технического использования, что особенно относится к низким температурам.

Теперь согласно изобретению было обнаружено, что характеристическая вязкость магнитореологических составов в их состоянии без воздействия магнитным полем при использовании масляных смесей из поли-α-олефинов и сложноэфирных масел, особенно, диэфирных масел, является более низкой, чем при использовании чистых масел. Это неожиданное свойство особенно сильно проявляется при низких температурах и является полезным, например, при использовании в автомобильной отрасли.

В этом варианте осуществления изобретения для образования масляной основы является предпочтительным, чтобы содержание диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты составляло максимум 30 мас.%, предпочтительно максимум 28 мас.%, особенно предпочтительно максимум 26 мас.%, наиболее предпочтительно максимум 24 мас.%, в особенности максимум 22 мас.% и в отдельном случае максимум 20 мас.%, в каждом случае в расчете на масляную смесь. Если диалкиловым сложным эфиром дикарбоновой кислоты в масляной смеси является более высоковязкий масляный компонент, то, кроме того, предпочтительным является, чтобы содержание диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты составляло бы от 2 до 15 мас.%, предпочтительно от 3 до 14 мас.%, особенно предпочтительно от 3,5 до 13 мас.%, наиболее предпочтительно от 4 до 12 мас.%, в особенности от 4,5 до 11 мас.% и в отдельном случае от 5 до 10 мас.%.

В качестве диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты в этой смеси масел с поли-α-олефинами предпочтительно используют диизооктиловый эфир себациновой кислоты, диоктиловый эфир себациновой кислоты, динониловый эфир адипиновой кислоты и диоктиловый эфир адипиновой кислоты, особенно предпочтительно динониловый эфир адипиновой кислоты.

В качестве поли-α-олефина в этой смеси масел с диалкиловым сложным эфиром дикарбоновой кислоты предпочтительно используют Durasyn® DS 164 и Durasyn® DS 162 фирмы Amoco, особенно предпочтительно Durasyn® DS 162 фирмы Amoco.

Особенно предпочтительным является одновременное использование динонилового сложного диэфира адипиновой кислоты и поли-α-олефина Durasyn® DS 162 фирмы Amoco.

Содержание масляной основы в общем составе должно составлять предпочтительно от 3 до 50 мас.%, особенно предпочтительно от 5 до 30 мас.%, наиболее предпочтительно от 7 до 18 мас.%.

Намагничивающиеся частицы

Магнитореологический состав по изобретению содержит, по меньшей мере, одну намагничивающуюся частицу, выбранную из группы, состоящей из порошка железа, тонкодисперсного порошка железа, такого как порошка карбонила железа, полученного из пентакарбонила железа, распыленного газом или водой порошка железа, порошка железа с покрытием, например, с покрытием частицами двуокиси кремния, другими металлами, или покрытого, по меньшей мере, одним полимером порошка железа, и смесей вышеназванных намагничивающихся частиц. При этом особенно предпочтительным является порошок так называемого карбонила железа, получаемого термическим разложением пентакарбонила железа.

Форма намагничивающихся частиц может быть симметричной или неправильной. Например, частицы могут быть сферическими, в форме палочек или игольчатой формы. При этом сферическая форма, т.е. шаровая форма или шароподобная форма, особенно предпочтительна, если стремятся к высокой степени наполнения.

При использовании сферических частиц их средний диаметр [d₅₀] предпочтительно составляет от 0,01 до 1000 мкм, особенно предпочтительно от 0,1 до 100 мкм, в особенности от 0,5 до 10 мкм и особенно от 1 до 6 мкм. Названные порядки величин среднего диаметра частиц особенно полезны в том случае, когда они приводят к получению магнитореологических составов, обладающих улучшенной способностью к редиспергированию и улучшенной текучестью в их состоянии без воздействия магнитного поля при низких температурах.

Если сферические частицы не используют, то средняя наибольшая протяженность намагничивающихся частиц по изобретению предпочтительно составляет от 0,01 до 1000 мкм, особенно предпочтительно от 0,1 до 500 мкм, в особенности от 0,5 до 100 мкм.

Если в качестве намагничивающихся частиц используют металлический порошок, то он может быть получен, например, восстановлением соответствующих оксидов металла. При необходимости, к восстановлению присоединяется еще процесс просеивания или размалывания. Другим способом получения соответствующего пригодного металлического порошка является электролитическое осаждение или получение металлического порошка водо- или газораспылением.

Кроме того, предпочтительным является также использование смесей намагничивающихся частиц, в особенности намагничивающихся частиц с различным размером частиц. В сравнении с магнитореологическими составами, содержащими частицы с мономодальным распределением частиц по размеру, составы на основе смесей частиц различной величины имеют более низкую вязкость без приложения магнитного поля.

Поэтому в особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается использовать, главным образом, сферические частицы, имеющие два различных диаметра частиц. При этом, кроме того, предпочтительно, чтобы намагничивающиеся частицы, в каждом случае, имели средний диаметр [d₅₀] от 0,01 до 1000 мкм, особенно предпочтительно от 0,1 до 100 мкм, наиболее предпочтительно от 0,5 до 10 мкм и в отдельном случае от 1 до 6 мкм и соотношение среднего диаметра частиц первого вида к среднему диаметру частиц второго вида составляло 1,1-4,9:1, предпочтительно 1,5-4,5:1, особенно предпочтительно 1,75-4,25:1, наиболее предпочтительно 2-4:1, в особенности 2,25-3,75:1, в отдельном случае 2,25-3,0:1.

Содержание намагничивающихся частиц в магнитореологическом составе по изобретению составляет преимущественно от 30 до 93 мас.%, особенно предпочтительно от 50 до 93 мас.%, в особенности от 70 до 93 мас.%.

Диспергатор

Магнитореологический состав по изобретению, преимущественно, содержит диспергатор, выбранный из группы, состоящей из диспергаторов на основе полимеров, особенно на основе сложных полиэфиров и сложных эфиров алкилфосфорной кислоты с длинноцепочечными спиртами или этоксилатами спиртов общей формулы:

R_n(EO)_x,

где n равен от 8 до 18 и x равен от 0 до 20, особенно предпочтительно n равен от 8 до 18 и x равен от 0 до 10, в особенности n равен от 8 до 18 и x равен от 0 до 5.

Если в качестве диспергатора используют полимерный диспергатор (диспергатор на основе полимера), то особенно предпочтительным является использование сложных полиэфиров, особенно полигидроксистеариновой кислоты и алкидных смол. В качестве примеров могут быть названы продукты Solsperse® 21000 фирмы Avecia и Borchi® Gen 911 фирмы Borchers.

Диспергатор содержится в составе по изобретению предпочтительно в количестве от 0,01 до 10 мас.%, особенно предпочтительно от 0,05 до 3 мас.%, в особенности от 0,1 до 2 мас.%, в каждом случае, от массы магнитореологического состава.

Названные диспергаторы обеспечивают в магнитореологическом составе по изобретению хорошую редиспергируемость после седиментации намагничивающихся частиц.

Благодаря использованию, среди прочих, полимерных диспергаторов хорошие текучие свойства магнитореологического состава при низкой температуре обеспечиваются даже при высоком содержании намагничивающихся частиц, например 90 мас.%. Обычно напряжение сдвига 90 мас.%-ных составов при -30°С в состоянии без приложения магнитного поля при скорости сдвигового воздействия 40 с^-1 составляет ниже 1000 Па, особенно даже ниже 800 Па.

Тиксотропное средство

Магнитореологический состав по изобретению содержит, преимущественно, по меньшей мере, одно тиксотропное средство на основе гидрофобно-модифицированных слоистых силикатов.

Осаждение намагничивающихся частиц в магнитореологическом составе по изобретению может быть минимизировано за счет образования тиксотропной сетки. Тиксотропная сетка в магнитореологической жидкости по настоящему изобретению образуется при введении ранее названной тиксотропной добавки. В рамках настоящего изобретения является особенно предпочтительным, если гидрофобно-модифицированные слоистые силикаты образуются из силикатов типа гекторита, бентонита или смектита. При этом особенно предпочтительными являются слоистые силикаты серии Bentone@ фирмы Etementis. Больше того, предпочтительными являются Bentone® SD-1, SD-2 и SD-3, особенно Bentone® SD-3, являющиеся органически модифицированным гекторитом. Тиксотропное средство, предпочтительно, содержится в настоящем магнитореологическом составе в количестве от 0,01 до 10 мас.%, особенно предпочтительно от 0,01 до 5 мас.%, в особенности от 0,1 до 3 мас.%, особенно от 0,1 до 2 мас.%.

При необходимости магнитореологическая жидкость по настоящему изобретению может содержать добавки, например смазку, такую как тефлоновый порошок, сульфид молибдена или графитовый порошок; ингибиторы коррозии, противозадирные присадки, добавки, повышающие износостойкость, и антиоксиданты.

Кроме того, объектом настоящего изобретения является способ получения магнитореологических жидкостей по изобретению, согласно которому предусмотренные по изобретению намагничивающиеся частицы диспергируют в масляной основе, при необходимости, в присутствии тиксотропного средства и диспергатора.

В общем случае, получение магнитореологических жидкостей по изобретению осуществляют таким образом, что сначала подают масляную основу или смесь масляных основ, а затем вводят в них предусмотренные по изобретению диспергатор, тиксотропное средство и, при необходимости, другие добавки. Непосредственно после этого полученную смесь гомогенизируют посредством соответствующего перемешивающего устройства. Затем прибавляют намагничивающиеся частицы и вновь гомогенизируют. Эту вторую гомогенизацию также осуществляют, преимущественно, посредством пригодного перемешивающего устройства. При необходимости полученный состав дегазируют под вакуумом.

Другим объектом настоящего изобретения является, кроме того, применение магнитореологических жидкостей по изобретению в амортизаторах, сцеплениях, тормозных системах и других управляемых устройствах, таких, например, как тактильные устройства, элементы для абсорбции удара, системы рулевого управления, зубчатая передача и электрическое управление тормозной системой, уплотнения, стопорные системы, протезы, снаряжение для фитнеса или подшипники.

Еще одним объектом настоящего изобретения являются амортизаторы, сцепления, тормозных системах и другие управляемые устройства, такие как, например, тактильные устройства, элементы для абсорбции удара, системы рулевого управления, зубчатая передача и электрическое управление тормозной системой, уплотнения, стопорные системы, протезы, снаряжение для фитнеса или подшипники, содержащие, по меньшей мере, одну из магнитореологических жидкостей по настоящему изобретению.

Более подробно настоящее изобретение поясняется нижеследующими примерами.

Примеры

1. Методы испытаний

А) Редиспергируемость

Состав центрифугировали со скоростью 4000 об/мин в течение 15 минут. При этом центробежная сила была равна 2000-ому ускорению силы тяжести. После седиментации намагничивающихся частиц определяли их редиспергируемость. Для этого лабораторный шпатель втыкали в седиментационный осадок и поворачивали на 180°. Оценивали качественно сопротивление (противодействие) движению шпателя.

B) Текучесть при -40°С

Состав выдерживали в течение 24 часов при температуре -40°С в завинчивающемся стакане. Текучесть определяли посредством опрокидывания (наклона) стакана. Кроме того, в состав втыкали лабораторный шпатель и поворачивали его на 180°. Качественно оценивали сопротивление движению шпателя.

C) Химическая стабильность

Состав выдерживали в завинчивающемся стакане при 150°С в течение 24 часов. Непосредственно после этого измеряли изменение окраски масляной основы и изменение вязкости состава перед и после темперирования при 25°С.

Химическое изменение, наступающее, прежде всего, у масляной основы как основы жидкости, определяли хроматографическими методами, ориентирующимися на химию масляной основы (например, хроматографией, жидкостной хроматографией при высоком давлении, гельпроникающей хроматографией).

D) Седиментация

Магнитореологическими составами заполняют градуированный химический стакан и снимают показания седиментации в процентах при 20°С после 28 дней.

2. Получение состава

Диспергатор и другие добавки растворяют в масле. Непосредственно после этого прибавляют тиксотропное средство и гомогенизируют посредством соответствующего перемешивающего устройства. Затем добавляют намагничивающиеся частицы железа и состав вновь гомогенизируют посредством соответствующего перемешивающего устройства. При необходимости состав затем дегазируют под вакуумом.

3. Примеры магнитореологических составов

a) Магнитореологический состав, состоящий из:

- 10,5 мас.% триметилолпропанового эфира трикарбоновой кислоты, имеющей длину цепи 8-10 атомов углерода (Priolube® 3970), в качестве масляной основы;

- 85 мас.% порошка карбонилжелеза со средним размером частиц 5 мкм в качестве намагничивающихся частиц;

- 4 мас.% смеси сложного моноэфира фосфорной кислоты и сложного диэфира фосфорной кислоты с этоксилатом спирта, содержащего 13/15 атомов углерода и 3 звена окиси этилена, в качестве диспергатора;

- 0,5 мас.% гидрофобно-модифицированного слоистого гекторит-силиката (Bentone® SD-3) в качестве тиксотропного средства.

Состав может очень легко редиспергироваться после седиментации.

b) Магнитореологический состав, состоящий из:

- 14,2 мас.% динонилового сложного эфира адипиновой кислоты в качестве масляной основы;

- 85 мас.% порошка карбонилжелеза со средним размером частиц 5 мкм в качестве намагничивающихся частиц;

- 0,3 мас.% полигидроксистеариновой кислоты (Sotsperse® 21000) в качестве диспергатора;

- 0,5 мас.% гидрофобно-модифицированного слоистого гекторит-силиката (Bentone® SD-3) в качестве тиксотропного средства.

Состав может очень легко редиспергироваться после седиментации, проявляет слабую склонность к седиментации, характеризуется высоким прилагаемым напряжением сдвига и может быть использован в широком диапазоне температур, по меньшей мере, между -40°С и 150°С.

с) Магнитореологический состав, состоящий из:

- 11,4 мас.% поли-α-олефина Durasyn® 162 в качестве масляной основы;

- 88 мас.% порошка карбонилжелеза со средней величиной частиц 4 мкм в качестве намагничивающихся частиц;

- 0,3 мас.% алкидной смолы Borchi® Gen 911 в качестве диспергатора;

- 0,3 мас.% гидрофобно-модифицированного слоистого гекторит-силиката (Bentone® SD-3) в качестве тиксотропного средства.

Состав может очень легко редиспергироваться после седиментации, проявляет слабую склонность к седиментации, характеризуется высоким прилагаемым напряжением сдвига и может быть использован в широком диапазоне температур, по меньшей мере, между-40°С и 150°С.

d) Магнитореологический состав, состоящий из:

- 11,1 мас.% поли-α-олефина Durasyn® 162 / динониловый эфир адипиновой кислоты (8:2) в качестве масляной основы;

- 88 мас.% порошка карбонилжелеза со средней величиной частиц 4 мкм в качестве намагничивающихся частиц;

- 0,6 мас.% алкидной смолы Borchi® Gen 911 в качестве диспергатора;

- 0,3 мас.% гидрофобно-модифицированного слоистого гекторит-силиката (Bentone® SD-3) в качестве тиксотропного средства.

Состав может очень легко редиспергироваться после седиментации, характеризуется высоким прилагаемым напряжением сдвига и может быть использован в широком диапазоне температур, по меньшей мере, между -40°С и 150°С.

4. Магнитореологические составы с покрытием намагничивающихся частиц

Исследовали влияние частиц двуокиси кремния (SiO₂-частиц) в качестве материала для покрытия частиц железа (СЕР) на редиспергируемость частиц после седиментации и свойства текучести при низкой температуре. Нижеследующие таблицы показывают, что покрытие намагничивающихся частиц двуокисью кремния является благоприятным в отношении редиспергируемости и свойств текучести при низкой температуре.

Обозначения:

Редиспергируемость (15 мин, 2000 ч)

+ хорошо редиспергируется

0 редиспергируется

- с трудом редиспергируется

-- не редиспергируется

Текучесть (-40°С):

- твердый

0 течет очень медленно

+ густожидкий

++ жидкотекучий

5. Влияние тиксотропного средства на низкотемпературные свойства и редиспергируемость

Нижеследующие примеры показывают, что большие количества тиксотропного средства, особенно, Bentone® SD-3, негативно влияют на низкотемпературные свойства и редиспергируемость.

Обозначения:

* сравнительный пример (согласно заявке WO 01/03150)

Редиспергируемость (15 мин, 2000 ч)

+ хорошо редиспергируется

0 редиспергируется

- с трудом редиспергируется

-- не редиспергируется

Текучесть (-40°С):

- твердый

0 течет очень медленно

+ густотекучий

++ жидкотекучий

6. Магнитореологические составы со смесями масляных основ

Нижеследующие составы от 12 до 14, в каждом случае, содержали 88 мас.% порошка карбонилжелеза со средним диаметром частиц 5 мкм, 0,33 мас.% Bentone® SD-3 в качестве тиксотропного средства и 0,6 мас.% Borchi® Gen 911 в качестве диспергатора. Определяли вязкость состава при -30°С и скорости сдвига 39 с^-1.

Состав Масляная основа Вязкость, [мПа·с] D=39c^-1, (-30°C) 12 поли-α-олефин Durasyn® 162 12500 13 поли-α-олефин Durasyn® 162 /динониловый эфир адипиновой кислоты (95:5) 9800 14 поли-α-олефин Durasyn® 162 /динониловый эфир адипиновой кислоты (90:10) 7700

Следующие составы от 15 до 17 содержали, в каждом случае, 85 мас.% порошка карбонилжелеза со средним диаметром частиц 5 мкм, 0,50 мас.% Bentone® SD-3 в качестве тиксотропного средства и 0,29 мас.% Borchi® Gen 911 в качестве диспергатора. Определяли вязкость состава при -30°С и скорости сдвига 39 с^-1.

Состав Масляная основа Вязкость, [мПа·с] D=39c^-1, (-30°С) 15 поли-α-олефин Durasyn® 162 6260 16 поли-α-олефин Durasyn® 162 /динониловый эфир адипиновой кислоты (95:5) 4700 17 поли-α-олефин Durasyn® 162 /динониловый эфир адипиновой кислоты (90:10) 4800

Другие релевантные эксплуатационно-технические свойства, такие как редиспергируемость состава после седиментации, не подвергаются негативному влиянию смесей масляных основ.

Изобретение относится к магнитореологическим составам, которые могут быть использованы для обеспечения высоких передаваемых напряжений сдвига в различных устройствах. Состав содержит масляную основу, намагничивающиеся частицы из порошка железа, диспергатор и тиксотропное средство на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов. Технический результат - обеспечение стабильности состава в широкой области температур и возможности проявления во всей этой области обратимых свойств, снижение вязкости состава при низких температурах. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Магнитореологический состав, содержащий а) по меньшей мере, одну масляную основу, выбранную из группы, состоящей из диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты на основе прямоцепочечных или разветвленных жирных кислот с длиной цепи от четырех атомов углерода до десяти атомов углерода и прямоцепочечных или разветвленных спиртов с длиной цепи от четырех атомов углерода до десяти атомов углерода; насыщенных сложных полиолэфиров на основе неопентилгликоля, или триметилолпропана, или пентаэритрита, поли-α-олефинов и смесей названных выше диалкиловых сложных эфиров дикарбоновой кислоты и поли-α-олефинов, b) по меньшей мере, намагничивающуюся частицу, выбранную из группы, состоящей из порошка железа, тонкодисперсного порошка железа, такого как частицы железа, которые получены из порошка пентакарбонила железа, распыленного газом или водой порошка железа, порошка железа с покрытием и смесей вышеназванных намагничивающихся частиц; с) по меньшей мере, один диспергатор, выбранный из группы, состоящей из диспергаторов на основе полимеров и сложных эфиров алкилфосфорной кислоты с длинноцепочечными спиртами или этоксилатами спиртов общей формулы R_n(EO)_x, где n равен от 4 до 18, и х равен от 0 до 20, и d) по меньшей мере, одно тиксотропное средство на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов.

2. Магнитореологический состав по п.1, отличающийся тем, что диспергатором является полигидроксистеариновая кислота.

3. Магнитореологический состав по п.1, отличающийся тем, что диспергатором является алкидная смола.

4. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что содержание диспергатора в составе составляет от 0,01 до 10 мас.% в расчете на состав.

5. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что тиксотропное средство на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов получено из силикатов типа гекторита или бентонита или смектита.

6. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что содержание тиксотропного средства на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов составляет от 0,01 до 10 мас.% в расчете на состав.

7. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что состав включает смеси намагничивающихся частиц различной величины, причем в основном использованы сферические частицы, имеющие два различных диаметра, а соотношение среднего диаметра частиц первого типа к среднему диаметру частиц второго типа составляет 1,1-4,9:1.

8. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве масляной основы использована смесь из поли-α-олефинов и диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты.

9. Способ получения магнитореологического состава по одному из пп.1-8, в котором в масляной основе диспергируют намагничивающиеся частицы в присутствии диспергатора и тиксотропного средства.

10. Применение магнитореологического состава по одному из пп.1-8 в амортизаторах, или сцеплениях, или тормозных системах, или в управляемых устройствах, выбранных из группы, состоящей из устройств для фитнеса, тактильных устройств, стопорных систем, элементов для абсорбции удара, систем электрического управления рулевой системой, систем электрического управления зубчатой передачей, систем электрического управления тормозной системой, уплотнений, протезов и подшипников.

11. Применение магнитореологического состава по одному из пп.1-8 в качестве средства для обеспечения высоких передаваемых напряжений сдвига в устройствах, выбранных из группы, включающей амортизаторы, сцепления, тормозные системы и управляемые устройства, выбранные из группы, состоящей из устройств для фитнеса, тактильных устройств, стопорных систем, элементов для адсорбции удара, систем электрического управления рулевой системы, систем электрического управления зубчатой передачей и систем электрического управления тормозной системы, уплотнений, протезов и подшипников.