一种磁流变液回收处理剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种磁流变液回收处理剂及其制备方法，属于磁性废液回收处理领域。本发明的回收处理剂的组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚2～4％，次氯酸钠35～45％，环辛二烯二氯化钌2～4％，其余为水。本发明利用次氯酸钠将磁流变液中的油酸氧化裂解去除，使得磁流变液失去表面活性剂，造成磁流变液中主分散颗粒与载液之间的粘结作用被消除，从而使得主分散颗粒能够在自身重力的作用下迅速沉降，使得主分散颗粒和载液分离，为磁流变液的后续回收利用提供了基础；具有成分简单，容易制备，成本低廉，同时在处理磁流变液时，反应条件简单，处理效果好的优点。

权利要求

1.一种磁流变液回收处理剂，其特征在于：其组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚2～4％，次氯酸钠35～45％，环辛二烯二氯化钌2～4％，其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种磁流变液回收处理剂，其特征在于：其组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚2％，次氯酸钠40％，环辛二烯二氯化钌4％，其余为水。

3.根据权利要求1或2所述的一种磁流变液回收处理剂，其特征在于：其组成成分中还包括乙醇，质量百分比为1～2％。

4.权利要求1或2中所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其步骤为：(1)将一定量的水加热到20～30℃，按比例在水中加入十二醇聚氧乙烯醚并进行搅拌，制成乳状液；

(2)在上述乳状液中按比例加入21～27％次氯酸钠，并将混合溶液温度保持在20～25℃，加入氢氧化钠进行碱化处理，使混合液的PH值为12～14，并进行搅拌，搅拌时间为1～

1.2h；

(3)再向混合溶液中加入余下的次氯酸钠并搅拌；

(4)继续搅拌混合液，搅拌过程中按比例加入环辛二烯二氯化钌反应1-2h。

5.根据权利要求4所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)搅拌速度为100～200rpm，搅拌时间为15～20min。

6.根据权利要求5所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中将水加热到25℃，搅拌时间为16min。

7.根据权利要求4所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中混合溶液温度保持在20℃，加入氢氧化钠处理后混合液的PH值为12.5。

8.根据权利要求4所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中加入环辛二烯二氯化钌之前先加入乙醇。

9.根据权利要求8所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其特征在于：乙醇的加入量为环辛二烯二氯化钌质量的50％。

说明书

一种磁流变液回收处理剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于磁性废液回收处理领域，更具体地说，涉及一种磁流变液回收处理剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 磁流变液以其特有的磁流变效应而受到广泛重视。磁流变液是由微米量级的铁磁性颗粒分布于非磁性液体中形成的悬浮液。在外加磁场的作用下，磁流变液的性能(如流变学、磁学、力学、热学、光学等性能)迅速发生变化，由原先的粘性流态转化为类固态，并具有一定的屈服剪切应力。磁流变效应的响应时间很短，一般为毫秒量级，并且固液态之问的转化具有可逆性，一旦外磁场撤去后，流动性即可恢复。磁流变液的固化强弱可受外加磁场的控制，其剪切应力随磁场强度的增加而增加，直至达到磁饱和状态，除此之外，磁流变液还具有能耗较低、制备方便、温度适用范围宽、不易污染等特点，在汽车、机械、建筑、航空等领域获得了广泛应用，被认为最具前途的智能材料之一。

[0003] 磁流变液主要由以下三部分组成：(1)作为分散相的主分散颗粒；(2)作为分散相载体的基础液，又称载液；(3)为改善磁流变性能而加入的添加剂。其中主分散颗粒主要由磁性颗粒组成，尺寸主要有微米和纳米级。磁性颗粒主要有Fe3O4、Fe3N、Fe、Co、Ni或Fe、Co、Ni合金等微粒，其中磁饱和度最大的微粒是铁钴合金，同时还包括其他一些非磁性物质，如聚苯乙烯或硅石颗粒。对于载液，包括非磁性载液和磁性载液，目前非磁性载液主要有硅油、矿物油、合成油、水和乙二醇等；磁性载液主要是颗粒粒径较小的铁流体，主要用于分散纳、微米级别的颗粒。为确保颗粒的悬浮稳定性并增加整个磁流变液的流变学性能，一般需要使用添加剂，如加入各种表面活性剂或稳定剂，防止颗粒沉淀及不可逆转的团聚。表面活性剂一般是亲水基和亲油基这两种性质不同的结构组成的低聚物，亲水基吸附在悬浮颗粒的表面，而一端的亲油基则像“鞭梢”一样扩散在非极性或极性的载液当中。悬浮颗粒吸附表面活性剂以后，由于“鞭梢”相互缠绕及排斥，一方面会增加颗粒的体积，减少它们相互吸引碰撞的机会；另一方面会在载液内部形成空间位阻，形成一个相互作用的三维网络结构，从而降低由于颗粒与载液的密度差而引起的颗粒沉降。另外，一些添加剂的加入也可以改善基液与固体颗粒表面的“润湿”性，使颗粒之间的粘接少从而降低自动凝聚。油酸是比较常用的一种添加剂。例如，中国专利申请号为201510113811.7，申请公布日为2015年7月15日的专利文件公开了一种具有高导电性的磁流变液及其制备方法，包括以下质量百分比的组分：39.8％～90％载液、0.2％～2％表面活性剂、8％～60％镀银羰基铁粉；该发明制备镀银羰基铁粉，采用化学镀的方法；该发明制备磁流变液的方法为，将39.8％～90％载液、0.2％～2％表面活性剂用混合机搅拌均匀后，加入8％～60％镀银羰基铁粉，通过粉碎装置研磨1～4小时，制备成磁流变液，其中表面活性剂为油酸、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、月桂酸中的一种或几种组合。

[0004] 当长时间使用磁流变液后，其磁性物质的耗损以及载液和添加剂的变性，导致其力学性能、磁学性能、响应时间等指标急速下降，此时最常见的办法为更换磁流变液，将原有性能变差磁流变液丢弃。因磁流变液中含有大量的铁磁物质、多种化合物质组成的载液，成分复杂，容易对环境造成危害。截至目前，关于对磁流变液进行回收处理的装置或方法非常少，中国专利申请号为201511025405.1，申请公布日为2016年3月23日的专利申请文件公开了一种磁流变液回收装置及其控制方法与部件制造方法，它包括入口截止阀、上壳体、下壳体、静电过滤板、上吸附管、下吸附管、肋管、线圈、加热器、搅拌器、泵、回流管、出口截止阀；所述的上壳体和下壳体通过螺栓连接，并在贴合处设置密封圈，所述的入口截止阀设置在上壳体上；同时该发明还提供了其控制方法和关键部件的制造方法，该发明通过静电过滤板的过滤、吸附作用完成对混合液的初步处理，再利用上吸附管、下吸附管与肋管吸附进一步来完成对混合液的处理，并增设加热器、搅拌器和循环系统，达到磁性物质和溶剂彻底分离的目的。但是该发明的回收装置只能对磁流变液进行初步的磁性物质分离，不能达到真正的回收处理和利用，对环境的污染仍然很大。

[0005] 因此急需研制相应的回收处理方法，对废弃的磁流变液进行处理，不仅能够降低对环境的污染，而且可以对其中的相关物质进行回收利用，节约了能源。

发明内容

[0006] 1.要解决的问题

[0007] 针对现有技术无法真正回收处理油酸改性的磁流变液、存在二次污染等问题，本发明提供一种磁流变液回收处理剂及其制备方法，回收处理剂主要由十二醇聚氧乙烯醚、次氯酸钠、环辛二烯二氯化钌和水组成，将磁流变液中的油酸去除，使得磁流变液失去表面活性剂，造成磁流变液中主分散颗粒与载液之间的粘结作用被消除，从而使得主分散颗粒能够在自身重力的作用下迅速沉降，使得主分散颗粒和载液分离，为磁流变液的后续回收利用提供了基础。

[0008] 本发明是对磁流变液进行初步处理，是将主分散颗粒和载液断绝连接关系，为下一步分离做好准备，在下一步处理过程中，就可以利用磁性吸附等作用，将主分散颗粒和载液彻底分开。

[0009] 目前还没有对磁流变液进行回收的处理剂，只有文献公开了对其进行处理的处理装置(专利申请号为：201511025405.1)，而装置只是起到对磁流变液后期处理的作用，在初期需要增加处理剂，让主分散颗粒和载液分开，然后才能利用公开文献中的装置(201511025405.1)或其他装置进行后期处理，将主分散颗粒吸附，从而达到分离的目的。

[0010] 2.技术方案

[0011] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

[0012] 一种磁流变液回收处理剂，其组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚2～4％，次氯酸钠35～45％，环辛二烯二氯化钌2～4％，其余为水。

[0013] 进一步地，其组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚2％，次氯酸钠40％，环辛二烯二氯化钌4％，其余为水。

[0014] 进一步地，其组成成分中还包括乙醇，质量百分比为1～2％。

[0015] 上所述的一种磁流变液回收处理剂的制备方法，其步骤为：

[0016] (1)将一定量的水加热到20～30℃，按比例在水中加入十二醇聚氧乙烯醚并进行搅拌，制成乳状液；

[0017] (2)在上述乳状液中按比例加入21～27％次氯酸钠，并将混合溶液温度保持在20～25℃，加入氢氧化钠进行碱化处理，使混合液的PH值为12～14，并进行搅拌，搅拌时间为1～1.2h；

[0018] (3)再向混合溶液中加入余下的次氯酸钠并搅拌；

[0019] (4)继续搅拌混合液，搅拌过程中按比例加入环辛二烯二氯化钌反应1-2h。

[0020] 进一步地，所述步骤(1)搅拌速度为100～200rpm，搅拌时间为15～20min。

[0021] 进一步地，所述步骤(1)中将水加热到25℃，搅拌时间为16min。

[0022] 进一步地，所述步骤(2)中混合溶液温度保持在20℃，加入氢氧化钠处理后混合液的PH值为12.5。

[0023] 进一步地，所述步骤(4)中加入环辛二烯二氯化钌之前先加入乙醇。

[0024] 进一步地，乙醇的加入量为环辛二烯二氯化钌质量的50％。

[0025] 3.有益效果

[0026] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：

[0027] (1)本发明利用处理剂将磁流变液中的油酸去除，使得磁流变液失去表面活性剂，造成磁流变液中主分散颗粒与载液之间的粘结作用被消除，从而使得主分散颗粒能够在自身重力的作用下迅速沉降，使得主分散颗粒和载液分离，为磁流变液的后续回收利用提供了基础；

[0028] (2)本发明利用次氯酸钠将油酸氧化裂解，氧化剂成本低廉，并且容易制备，氧化效果较好；

[0029] (3)本发明利用十二醇聚氧乙烯醚来制备乳状液，有利于油酸的裂解反应，同时利用环辛二烯二氯化钌作为催化剂，能加速反应进程，同时蒸馏的方式能将反应的产物去除，并可将环辛二烯二氯化钌进行回收，而回收率可达75％；

[0030] (4)本发明的处理剂成分简单，容易制备，成本低廉，同时在处理磁流变液时，反应条件简单，处理效果好；

[0031] (5)本发明提供的处理剂是对磁流变液进行初步处理，是将主分散颗粒与载液之间的连接关系切断，为下一步分离做好准备，在下一步处理过程中，就可以利用磁性吸附等作用，将主分散颗粒和载液彻底分开；目前还没有专门针对磁流变液进行回收的处理剂，只有文献公开了对其进行处理的处理装置，而装置只是起到对磁流变液后期处理的作用，如果前期的处理效果不好的话，装置很难发挥其分离的作用，只有按照本发明中提供的方法，在初期利用处理剂让主分散颗粒和载液分开，然后才能利用公开文献中的装置(201511025405.1)或其他装置进行后期处理，将主分散颗粒吸附，从而达到分离的目的，本发明中的处理剂可以使主分散颗粒与载液的分离程度最高达95％。

具体实施方式

[0032] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

[0033] 实施例1

[0034] 本实施例中处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为羟基铁粉，磁饱和度为2.3T，载液为二甲基硅油，本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液，此时其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10％。本实施例采用的回收处理剂的组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚2％，次氯酸钠40％，环辛二烯二氯化钌4％(CAS号：50982-12-2，购买厂家为南京派纳斯新材料科技有限公司，网址：http://www.chemicalbook.com/SupplyInfo_169740.htm)，乙醇2％，其余为水，具体的制备方法为：

[0035] (1)将一定量的水加热到25℃，按比例在水中加入十二醇聚氧乙烯醚并进行搅拌，搅拌时间为16min，制成乳状液，其中十二醇聚氧乙烯醚与水的质量比值为1:27；

[0036] (2)在上述乳状液中按比例加入次氯酸钠，次氯酸钠与乳状液的质量比值为3:7，并将混合溶液温度保持在20℃，加入氢氧化钠进行碱化处理，使混合液的PH值为12.5，并进行搅拌，搅拌时间为1h；

[0037] (3)再向混合溶液中加入余下的次氯酸钠并搅拌，次氯酸钠与混合溶液的质量比值为1:5；

[0038] (4)继续搅拌混合液，搅拌过程中按比例先加入乙醇搅拌均匀，然后再加入环辛二烯二氯化钌反应1h，环辛二烯二氯化钌与混合溶液的质量比值为1:24。

[0039] 本实施例中按照上述方法制备得到的回收处理剂性能稳定，避光条件下密封保存2年后仍具有良好的处理能力，处理剂中的乙醇能增加十二醇聚氧乙烯醚和环辛二烯二氯化钌的溶解性，能显著提高处理剂整体的稳定性，更重要的是，在对磁流变液进行回收处理时，乙醇能明显提高磁流变液的回收率，使回收处理剂的处理效率提高15％左右。

[0040] 上述回收处理剂的使用方法为：

[0041] (1)将回收处理剂加入到磁流变液中，回收处理剂与磁流变液的质量比值为1:225，并加热到25℃，开始搅拌至均匀混合；

[0042] (2)搅拌均匀后，将温度降至18℃，反应2h后，加入盐酸将溶液pH值调至4左右进行酸化；

[0043] (3)然后将混合溶液加热至260℃进行蒸馏，利用蒸馏将反应生成的壬酸、硬脂酸等有机产物去除，蒸馏时间为3h。

[0044] 利用本实施例中的处理剂对磁流变液进行处理，然后利用磁性吸附作用将溶液中的主分散颗粒和载液分离，本实施例中主分散颗粒与载液的分离程度达91％。

[0045] 实施例2

[0046] 本实施例中处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为羟基铁粉，磁饱和度为2.1T，载液为二甲基硅油，本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液，此时其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10％。本实施例采用的回收处理剂的组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚3％，次氯酸钠45％，环辛二烯二氯化钌3％(CAS号：50982-12-2，购买厂家为南京派纳斯新材料科技有限公司，网址：http://www.chemicalbook.com/SupplyInfo_169740.htm)，乙醇1.5％，其余为水，按上述比例准备所需的原料，具体的制备方法为：

[0047] (1)按比例将水加热到30℃，按比例在水中加入十二醇聚氧乙烯醚并进行搅拌，搅拌时间为20min，制成乳状液；

[0048] (2)在上述乳状液中按比例加入67.5％的次氯酸钠(占总体要加的次氯酸钠的质量分数比)，并将混合溶液温度保持在25℃，加入氢氧化钠进行碱化处理，使混合液的PH值为14，并进行搅拌，搅拌时间为1.2h；

[0049] (3)再向混合溶液中加入余下的次氯酸钠并搅拌均匀；

[0050] (4)继续搅拌混合液，搅拌过程中按比例先加入乙醇搅拌均匀，然后再加入环辛二烯二氯化钌反应2h。

[0051] 本实施例中按照上述方法制备得到的回收处理剂性能稳定，避光条件下密封保存2年半后仍具有很好的处理能力。

[0052] 上述回收处理剂的使用方法为：

[0053] (1)将回收处理剂加入到磁流变液中，回收处理剂与磁流变液的质量比值为1:250，并加热到30℃，开始搅拌至均匀混合；

[0054] (2)搅拌均匀后，将温度降至22℃，反应2h后，加入盐酸将溶液pH值调至5左右进行酸化；

[0055] (3)然后将混合溶液加热至275℃进行蒸馏，利用蒸馏将反应生成的壬酸、硬脂酸等有机产物去除，蒸馏时间为1h。

[0056] 利用本实施例中的处理剂对磁流变液进行处理，然后利用磁性吸附作用将溶液中的主分散颗粒和载液分离，本实施例中主分散颗粒与载液的分离程度达95％。

[0057] 实施例3

[0058] 本实施例中处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为羟基铁粉，磁饱和度为2.3T，载液为矿物油，本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液，此时其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10％。本实施例采用的回收处理剂的组成成分和各组分的质量百分比为：十二醇聚氧乙烯醚4％，次氯酸钠35％，环辛二烯二氯化钌2％(CAS号：50982-12-2，购买厂家为南京派纳斯新材料科技有限公司，网址：http://www.chemicalbook.com/SupplyInfo_169740.htm)，其乙醇1％，余为水，按上述比例准备所需的原料，具体的制备方法为：

[0059] (1)按比例将水加热到20℃，按比例在水中加入十二醇聚氧乙烯醚并进行搅拌，搅拌时间为15min，制成乳状液；

[0060] (2)在上述乳状液中按比例加入52.5％的次氯酸钠(占总体要加的次氯酸钠的质量分数比)，并将混合溶液温度保持在25℃，加入氢氧化钠进行碱化处理，使混合液的PH值为12，并进行搅拌，搅拌时间为1h；

[0061] (3)再向混合溶液中加入余下的次氯酸钠并搅拌均匀；

[0062] (4)继续搅拌混合液，搅拌过程中按比例先加入乙醇搅拌均匀，然后再加入环辛二烯二氯化钌反应1.5h。

[0063] 本实施例中按照上述方法制备得到的回收处理剂性能稳定，避光条件下密封保存3年后仍具有良好的处理能力。

[0064] 上述回收处理剂的使用方法为：

[0065] (1)将回收处理剂加入到磁流变液中，回收处理剂与磁流变液的质量比值为1:235，并加热到30℃，开始搅拌至均匀混合；

[0066] (2)搅拌均匀后，将温度降至20℃，反应2h后，加入盐酸将溶液pH值调至6左右进行酸化；

[0067] (3)然后将混合溶液加热至270℃左右进行蒸馏，利用蒸馏将反应生成的壬酸、硬