一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑及其制備方法，屬于磁性廢液回收處理技術領域。本發(fā)明的回收處理劑的組成成分和各組分的質量份數(shù)為(100份計)：玉米芯15～20份，花生殼15～20份，十二烷基苯磺酸鈉5～8份，其余為水。本發(fā)明利用生物質材料的纖維素、半纖維素和木質素上含有的羥基與月桂酸上的羧基發(fā)生的酯化反應，形成酯基連接月桂酸本身的烷基鏈，增強了親油疏水性，同時由于其造孔作用，進一步增大了生物質材料的微孔，并提高了孔隙率，不僅使得磁流變液中的主分散顆粒下沉，而且因生物質材料的吸附作用，對表面活性劑及添加劑吸附，進一步分離了磁流變液中的其他成分，達到了“以廢治廢”的效果。
【專利說明】
一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于磁性廢液回收處理技術領域，更具體地說，涉及一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]磁流變液(Magnetorheological Fluid，簡稱MR流體)屬可控流體，是智能材料中研究較為活躍的一支。磁流變液是由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的懸浮體。磁流變液以其特有的磁流變效應而受到廣泛重視。磁流變液是由微米量級的鐵磁性顆粒分布于非磁性液體中形成的懸浮液。在外加磁場的作用下，磁流變液的性能(如流變學、磁學、力學、熱學、光學等性能)迅速發(fā)生變化，由原先的粘性流態(tài)轉化為類固態(tài)，并具有一定的屈服剪切應力。磁流變效應的響應時間很短，一般為毫秒量級，并且固液態(tài)之問的轉化具有可逆性，一旦外磁場撤去后，流動性即可恢復。磁流變液的固化強弱可受外加磁場的控制，其剪切應力隨磁場強度的增加而增加，直至達到磁飽和狀態(tài)，除此之夕卜，磁流變液還具有能耗較低、制備方便、溫度適用范圍寬、不易污染等特點，在汽車、機械、建筑、航空等領域獲得了廣泛應用，被認為最具前途的智能材料之一。磁流變液主要由以下三部分組成:(I)作為分散相的主分散顆粒；(2)作為分散相載體的基礎液，又稱載液；(3)為改善磁流變性能而加入的添加劑。其中主分散顆粒主要由磁性顆粒組成，尺寸主要有微米和納米級。磁性顆粒主要有Fe304、Fe3N、Fe、Co、Ni或Fe、Co、Ni合金等微粒，其中磁飽和度最大的微粒是鐵鈷合金，同時還包括其他一些非磁性物質，如聚苯乙烯或硅石顆粒。對于載液，包括非磁性載液和磁性載液，目前非磁性載液主要有硅油、礦物油、合成油、水和乙二醇等;磁性載液主要是顆粒粒徑較小的鐵流體，主要用于分散納、微米級別的顆粒。
[0003]為確保顆粒的懸浮穩(wěn)定性并增加整個磁流變液的流變學性能，一般需要使用添加劑，如加入各種表面活性劑或穩(wěn)定劑，防止顆粒沉淀及不可逆轉的團聚。表面活性劑一般是親水基和親油基這兩種性質不同的結構組成的低聚物，親水基吸附在懸浮顆粒的表面，而一端的親油基則像“鞭梢”一樣擴散在非極性或極性的載液當中。懸浮顆粒吸附表面活性劑以后，由于“鞭梢”相互纏繞及排斥，一方面會增加顆粒的體積，減少它們相互吸引碰撞的機會;另一方面會在載液內部形成空間位阻，形成一個相互作用的三維網(wǎng)絡結構，從而降低由于顆粒與載液的密度差而引起的顆粒沉降。另外，一些添加劑的加入也可以改善基液與固體顆粒表面的“潤濕”性，使顆粒之間的粘接少從而降低自動凝聚。月桂酸是比較常用的一種添加劑。例如，中國專利申請?zhí)枮?01510113811.7，申請公布日為2015年7月15日的專利文件公開了一種具有高導電性的磁流變液及其制備方法，包括以下質量百分比的組分:39.8 %?90 %載液、0.2 %?2 %表面活性劑、8 %?60 %鍍銀羰基鐵粉;該發(fā)明制備鍍銀羰基鐵粉，采用化學鍍的方法;該發(fā)明制備磁流變液的方法為，將39.8 %?90 %載液、0.2 %?
2%表面活性劑用混合機攪拌均勻后，加入8 %?60 %鍍銀羰基鐵粉，通過粉碎裝置研磨I?4小時，制備成磁流變液，其中表面活性劑為油酸、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、月桂酸中的一種或幾種組合。
[0004]當長時間使用磁流變液后，其磁性物質的耗損以及載液和添加劑的變性，導致其力學性能、磁學性能、響應時間等指標急速下降，此時最常見的辦法為更換磁流變液，將原有性能變差磁流變液丟棄。因磁流變液中含有大量的鐵磁物質、多種化合物質組成的載液，成分復雜，容易對環(huán)境造成危害。截至目前，關于對磁流變液進行回收處理的裝置或方法非常少，中國專利申請?zhí)枮?01511025405.1，申請公布日為2016年3月23日的專利申請文件公開了一種磁流變液回收裝置及其控制方法與部件制造方法，它包括入口截止閥、上殼體、下殼體、靜電過濾板、上吸附管、下吸附管、肋管、線圈、加熱器、攪拌器、栗、回流管、出口截止閥;所述的上殼體和下殼體通過螺栓連接，并在貼合處設置密封圈，所述的入口截止閥設置在上殼體上；同時該發(fā)明還提供了其控制方法和關鍵部件的制造方法，該發(fā)明通過靜電過濾板的過濾、吸附作用完成對混合液的初步處理，再利用上吸附管、下吸附管與肋管吸附進一步來完成對混合液的處理，并增設加熱器、攪拌器和循環(huán)系統(tǒng)，達到磁性物質和溶劑徹底分離的目的。但是該發(fā)明的回收裝置只能對磁流變液進行初步的磁性物質分離，不能達到真正的回收處理和利用，對環(huán)境的污染仍然很大。
[0005]因此急需研制相應的回收處理方法，對廢棄的磁流變液進行處理，不僅能夠降低對環(huán)境的污染，而且可以對其中的相關物質進行回收利用，節(jié)約了能源。

【發(fā)明內容】

[0006]1.要解決的問題
[0007]針對現(xiàn)有技術無法真正回收處理油酸改性的磁流變液、存在二次污染等問題，本發(fā)明提供一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑及其制備方法，利用處理劑將磁流變液中的月桂酸性能改變，提高其親油疏水性，使得表面活性劑與主分散顆粒之間的作用大大減弱，造成磁流變液中主分散顆粒與載液之間的粘結作用被消除，從而使得主分散顆粒能夠在自身重力的作用下迅速沉降，使得主分散顆粒和載液分離，為磁流變液的后續(xù)回收利用提供了基礎。
[0008]本發(fā)明是對磁流變液進行初步處理，是將主分散顆粒和載液之間的連接關系切斷，為下一步分離做好準備，在下一步處理過程中，就可以利用磁性吸附等作用，將主分散顆粒和載液徹底分開。
[0009]目前還沒有對磁流變液進行回收的處理劑，只有文獻公開了對其進行處理的處理裝置(專利申請?zhí)枮?201511025405.1)，而裝置只是起到對磁流變液后期處理的作用，在初期需要增加處理劑，讓主分散顆粒和載液分開，然后才能利用公開文獻中的裝置
(201511025405.1)或其他裝置進行后期處理，將主分散顆粒吸附，從而達到分離的目的。
[0010]2.技術方案
[0011]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0012]一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑，其組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為100份計，玉米芯15?20份，花生殼15?20份，十二烷基苯磺酸鈉5?8份，其余為去咼子水。
[0013]進一步地，其組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為100份計，玉米芯為18份，花生殼18份，十二燒基苯磺酸鈉6份，其余為去離子水。
[0014]進一步地，還包括2?5份甲醇。
[0015]上述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其步驟為:
[0016](I)將玉米芯和花生殼分別進行破碎，篩取粉碎后的玉米芯粉和花生殼粉；
[0017](2)按比例將玉米芯粉和花生殼粉進行混合；
[0018](3)將十二烷基苯磺酸鈉溶于去離子水中，并加熱至20?30°C，保溫20min;
[0019](4)將玉米芯粉和花生殼粉的混合料倒入步驟(3)中的溶液中進行攪拌，同時加熱至 40 ?50 °C。
[0020]進一步地，所述步驟(I)中篩選粒徑為4?1mm玉米芯粉和花生殼粉。
[0021]進一步地，所述步驟(3)中將十二烷基苯磺酸鈉水溶液加熱至30°C，保溫20min。
[0022]進一步地，所述步驟(4)中攪拌速度為200?300r/min，攪拌時間為lOmin。
[0023]進一步地，所述步驟(4)中的攪拌速度為250r/min，加熱溫度為45°C。
[0024]進一步地，還包括步驟(5)，即在步驟(4)之后繼續(xù)加入2?5份甲醇進行混合均勻。
[0025]3.有益效果
[0026]相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果為:
[0027](I)本發(fā)明利用處理劑將磁流變液中的月桂酸性能改變，提高其親油疏水性，使得表面活性劑與主分散顆粒之間的作用大大減弱，造成磁流變液中主分散顆粒與載液之間的粘結作用被消除，從而使得主分散顆粒能夠在自身重力的作用下迅速沉降，使得主分散顆粒和載液分離，為磁流變液的后續(xù)回收利用提供了基礎；
[0028](2)本發(fā)明利用生物質材料的纖維素、半纖維素和木質素上含有的羥基與月桂酸上含有的羧基發(fā)生的酯化反應，形成酯基鏈接月桂酸本身的烷基鏈，增強了親油疏水性，同時由于其造孔作用，進一步增大了生物質材料的微孔，并提高了孔隙率，不僅使得磁流變液中的主分散顆粒下沉，而且因生物質材料的吸附作用，將其他類型的表面活性劑及添加劑吸附，進一步的分離了磁流變液中的其他成分；
[0029](3)本發(fā)明中采用十二烷基苯磺酸鈉作為處理劑的成分，由于磁流變液廢液中普遍存在十二烷基苯磺酸鈉，可以節(jié)省成本；同時磁流變液廢液中的十二烷基苯磺酸鈉與載液、表面活性劑、添加劑等存在交錯關系，可以提高反應后生物質材料對載液、表面活性劑、添加劑等的吸附作用；
[0030](4)本發(fā)明的處理劑成分簡單，容易制備，采用玉米芯和花生殼，成本低廉，并且利用廢棄物質來回收廢棄物質，達到了 “以廢治廢”的效果，同時在處理磁流變液時，反應條件簡單，處理效果好；
[0031](5)本發(fā)明提供的處理劑是對磁流變液進行初步處理，是將主分散顆粒與載液之間的連接關系切斷，為下一步分離做好準備，在下一步處理過程中，就可以利用磁性吸附等作用，將主分散顆粒和載液徹底分開；目前還沒有專門針對磁流變液進行回收的處理劑，只有文獻公開了對其進行處理的處理裝置，而裝置只是起到對磁流變液后期處理的作用，如果前期的處理效果不好的話，裝置很難發(fā)揮其分離的作用，只有按照本發(fā)明中提供的方法，在初期利用處理劑讓主分散顆粒和載液分開，然后才能利用公開文獻中的裝置
(201511025405.1)或其他裝置進行后期處理，將主分散顆粒吸附，從而達到分離的目的，本發(fā)明中的處理劑可以使主分散顆粒與載液的分離程度最高達98%。
【具體實施方式】
[0032]下面結合具體實施例對本發(fā)明進一步進行描述。
[0033]實施例1
[0034]本實施例中處理的磁流變液是以月桂酸為表面活性劑主要成分的磁流變液，主分散顆粒為羥基鐵粉，磁飽和度為2.1T，載液為礦物油，本實施例中待處理的該磁流變液廢液是在其使用超過其剪切疲勞壽命后的溶液，此時其零剪切粘度和可調倍數(shù)的變化量在檢驗過程中均超過±10%;本實施例采用的回收處理劑的組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為100份計，玉米芯為18份，花生殼18份，十二烷基苯磺酸鈉6份，甲醇3份，其余為去離子水，具體的制備方法為:
[0035](I)將玉米芯和花生殼分別進行破碎，分別篩取粒徑為4?1mm的玉米芯粉和花生殼粉；
[0036](2)按比例將玉米芯粉和花生殼粉進行混合；
[0037](3)將十二烷基苯磺酸鈉溶于去離子水中，并加熱至20°C，保溫20min;
[0038](4)將玉米芯粉和花生殼粉的混合料倒入去離子水中進行攪拌，攪拌速度為250r/min，同時加熱至45°C，攪拌lOmin。
[0039]本實施例中按照上述方法制備得到的回收處理劑性能穩(wěn)定，避光條件下密封保存2年后仍具有良好的處理能力。
[0040]上述回收處理劑的使用方法為:
[0041 ] (I)將回收處理劑加入到磁流變液中，處理劑與磁流變液的質量比為1: 200，加熱到 40°C;
[0042](2)將混合液進行攪拌，攪拌速度為2000r/min，攪拌2h;
[0043](3)將攪拌后的混合液加熱至700C，加入質量分數(shù)為80 %的濃硫酸，濃硫酸的質量占混合溶液總質量的2%，保溫6h;
[0044](4)將反應后的沉淀物質用清水進行沖洗。
[0045]利用本實施例中的處理劑對磁流變液進行處理，然后利用磁性吸附作用將溶液中的主分散顆粒和載液分離，本實施例中主分散顆粒與載液的分離程度達92%?；厥仗幚韯┲械募状疾粌H能增加溶液的穩(wěn)定性，更重要的是，在對磁流變液進行回收處理時，甲醇能明顯提高磁流變液的回收率，使回收處理劑的處理效率提高15 %左右。
[0046]實施例2
[0047]本實施例中處理的磁流變液是以月桂酸為表面活性劑主要成分的磁流變液，主分散顆粒為羥基鐵粉，磁飽和度為2.1T，載液為礦物油，本實施例中待處理的該磁流變液廢液是在其使用超過其剪切疲勞壽命后的溶液，此時其零剪切粘度和可調倍數(shù)的變化量在檢驗過程中均超過±10%;本實施例采用的回收處理劑的組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為100份計，玉米芯為15份，花生殼20份，十二烷基苯磺酸鈉5份，甲醇2份，其余為去離子水，具體的制備方法為:
[0048](I)將玉米芯和花生殼分別進行破碎，分別篩取粒徑為4?1mm的玉米芯粉和花生殼粉；
[0049](2)按比例將玉米芯粉和花生殼粉進行混合；
[0050](3)將十二烷基苯磺酸鈉溶于去離子水中，并加熱至30°C，保溫20min;
[0051 ] (4)將玉米芯粉和花生殼粉的混合料倒入去離子水中進行攪拌，攪拌速度為300r/min，同時加熱至40°C，攪拌lOmin。
[0052]本實施例中按照上述方法制備得到的回收處理劑性能穩(wěn)定，避光條件下密封保存2年半后仍具有良好的處理能力。
[0053]上述回收處理劑的使用方法為:
[0054](I)將回收處理劑加入到磁流變液中，處理劑與磁流變液的質量比為1: 220，加熱到 50°C;
[0055](2)將混合液進行攪拌，攪拌速度為3000r/min，攪拌Ih;
[0056](3)將攪拌后的混合液加熱至60 0C，加入質量分數(shù)為88 %的濃硫酸，濃硫酸的質量占混合溶液總質量的2.5%，保溫7h;
[0057](4)將反應后的沉淀物質用清水進行沖洗。
[0058]利用本實施例中的處理劑對磁流變液進行處理，然后利用磁性吸附作用將溶液中的主分散顆粒和載液分尚，本實施例中主分散顆粒與載液的分尚程度達98%。
[0059]實施例3
[0060]本實施例中處理的磁流變液是以月桂酸為表面活性劑主要成分的磁流變液，主分散顆粒為純鐵粉，磁飽和度為2.2T，載液為二甲基硅油，本實施例中待處理的該磁流變液廢液是在其使用超過其剪切疲勞壽命后的溶液，此時其零剪切粘度和可調倍數(shù)的變化量在檢驗過程中均超過±10%;本實施例采用的回收處理劑的組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為100份計，玉米芯為20份，花生殼15份，十二烷基苯磺酸鈉8份，甲醇5份，其余為去離子水，具體的制備方法為:
[0061 ] (I)將玉米芯和花生殼分別進行破碎，分別篩取粒徑為4?1mm的玉米芯粉和花生殼粉；
[0062](2)按比例將玉米芯粉和花生殼粉進行混合；
[0063](3)將十二烷基苯磺酸鈉溶于去離子水中，并加熱至30°C，保溫20min;
[0064](4)將玉米芯粉和花生殼粉的混合料倒入去離子水中進行攪拌，攪拌速度為200r/min，同時加熱至45°C，攪拌lOmin。
[0065]本實施例中按照上述方法制備得到的回收處理劑性能穩(wěn)定，避光條件下密封保存3年后仍具有良好的處理能力。
[0066]上述回收處理劑的使用方法為:
[0067](I)將回收處理劑加入到磁流變液中，處理劑與磁流變液的質量比為1: 210，加熱到 45°C;
[0068](2)將混合液進行攪拌，攪拌速度為2500r/min，攪拌1.5h;
[0069](3)將攪拌后的混合液加熱至75°C，加入質量分數(shù)為92 %的濃硫酸，濃硫酸的質量占混合溶液總質量的2.25%，保溫7h;
[0070](4)將反應后的沉淀物質用清水進行沖洗。
[0071]利用本實施例中的處理劑對磁流變液進行處理，然后利用磁性吸附作用將溶液中的主分散顆粒和載液分尚，本實施例中主分散顆粒與載液的分尚程度達95%。
【主權項】
1.一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑，其特征在于:其組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為10份計，玉米芯15?20份，花生殼15?20份，十二烷基苯磺酸鈉5?8份，其余為水。2.根據(jù)權利要求1所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑，其特征在于:其組成成分和各組分的質量份數(shù)為:以總份數(shù)為100份計，玉米芯為18份，花生殼18份，十二烷基苯磺酸鈉6份，其余為水。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑，其特征在于:還包括2?5份甲醇。4.權利要求1或2中所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其步驟為: (1)將玉米芯和花生殼分別進行破碎，篩取粉碎后的玉米芯粉和花生殼粉； (2)按比例將玉米芯粉和花生殼粉進行混合； (3)將十二烷基苯磺酸鈉溶于去離子水中，并加熱至20?30°C，保溫20min; (4)將玉米芯粉和花生殼粉的混合料倒入步驟(3)中的溶液中進行攪拌，同時加熱至40?50 cC ο5.根據(jù)權利要求4所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中篩選粒徑為4?I Omm玉米芯粉和花生殼粉。6.根據(jù)權利要求4所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中將十二烷基苯磺酸鈉水溶液加熱至30°C，保溫20min。7.根據(jù)權利要求4或5所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中攪拌速度為200?300r/min，攪拌時間為1min。8.根據(jù)權利要求7所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中的攪拌速度為250r/min，加熱溫度為45°C。9.根據(jù)權利要求4所述的一種月桂酸改性的磁流變液的回收處理劑的制備方法，其特征在于:還包括步驟(5)，即在步驟(4)之后繼續(xù)加入2?5份甲醇進行混合均勻。
【文檔編號】C02F9/12GK105884088SQ201610495215
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】邢戰(zhàn)偉, 胡聰, 劉鵬
【申請人】馬鞍山福來伊環(huán)保科技有限公司