一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂及其制备方法，属于磁性废液回收处理技术领域。本发明的回收处理剂的组成成分和各组分的质量份数为(100份计)：玉米芯15～20份，花生壳15～20份，十二烷基苯磺酸钠5～8份，其余为水。本发明利用生物质材料的纤维素、半纤维素和木质素上含有的羟基与月桂酸上的羧基发生的酯化反应，形成酯基连接月桂酸本身的烷基链，增强了亲油疏水性，同时由于其造孔作用，进一步增大了生物质材料的微孔，并提高了孔隙率，不仅使得磁流变液中的主分散颗粒下沉，而且因生物质材料的吸附作用，对表面活性剂及添加剂吸附，进一步分离了磁流变液中的其他成分，达到了“以废治废”的效果。
【专利说明】
一种月桂酸改性的磁流变液的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技术领域，更具体地说，涉及一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]磁流变液(Magnetorheological Fluid，简称MR流体)属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。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，除此之夕卜，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。磁流变液主要由以下三部分组成:(I)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Fe304、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。
[0003]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。月桂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I?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、栗、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，本发明提供一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂及其制备方法，利用处理剂将磁流变液中的月桂酸性能改变，提高其亲油疏水性，使得表面活性剂与主分散颗粒之间的作用大大减弱，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。
[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]一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂，其组成成分和各组分的质量份数为:以总份数为100份计，玉米芯15?20份，花生壳15?20份，十二烷基苯磺酸钠5?8份，其余为去呙子水。
[0013]进一步地，其组成成分和各组分的质量份数为:以总份数为100份计，玉米芯为18份，花生壳18份，十二烧基苯磺酸钠6份，其余为去离子水。
[0014]进一步地，还包括2?5份甲醇。
[0015]上述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其步骤为:
[0016](I)将玉米芯和花生壳分别进行破碎，筛取粉碎后的玉米芯粉和花生壳粉；
[0017](2)按比例将玉米芯粉和花生壳粉进行混合；
[0018](3)将十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，并加热至20?30°C，保温20min;
[0019](4)将玉米芯粉和花生壳粉的混合料倒入步骤(3)中的溶液中进行搅拌，同时加热至 40 ?50 °C。
[0020]进一步地，所述步骤(I)中筛选粒径为4?1mm玉米芯粉和花生壳粉。
[0021]进一步地，所述步骤(3)中将十二烷基苯磺酸钠水溶液加热至30°C，保温20min。
[0022]进一步地，所述步骤(4)中搅拌速度为200?300r/min，搅拌时间为lOmin。
[0023]进一步地，所述步骤(4)中的搅拌速度为250r/min，加热温度为45°C。
[0024]进一步地，还包括步骤(5)，即在步骤(4)之后继续加入2?5份甲醇进行混合均匀。
[0025]3.有益效果
[0026]相比于现有技术，本发明的有益效果为:
[0027](I)本发明利用处理剂将磁流变液中的月桂酸性能改变，提高其亲油疏水性，使得表面活性剂与主分散颗粒之间的作用大大减弱，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)本发明利用生物质材料的纤维素、半纤维素和木质素上含有的羟基与月桂酸上含有的羧基发生的酯化反应，形成酯基链接月桂酸本身的烷基链，增强了亲油疏水性，同时由于其造孔作用，进一步增大了生物质材料的微孔，并提高了孔隙率，不仅使得磁流变液中的主分散颗粒下沉，而且因生物质材料的吸附作用，将其他类型的表面活性剂及添加剂吸附，进一步的分离了磁流变液中的其他成分；
[0029](3)本发明中采用十二烷基苯磺酸钠作为处理剂的成分，由于磁流变液废液中普遍存在十二烷基苯磺酸钠，可以节省成本；同时磁流变液废液中的十二烷基苯磺酸钠与载液、表面活性剂、添加剂等存在交错关系，可以提高反应后生物质材料对载液、表面活性剂、添加剂等的吸附作用；
[0030](4)本发明的处理剂成分简单，容易制备，采用玉米芯和花生壳，成本低廉，并且利用废弃物质来回收废弃物质，达到了 “以废治废”的效果，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98%。
【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月桂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份数为:以总份数为100份计，玉米芯为18份，花生壳18份，十二烷基苯磺酸钠6份，甲醇3份，其余为去离子水，具体的制备方法为:
[0035](I)将玉米芯和花生壳分别进行破碎，分别筛取粒径为4?1mm的玉米芯粉和花生壳粉；
[0036](2)按比例将玉米芯粉和花生壳粉进行混合；
[0037](3)将十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，并加热至20°C，保温20min;
[0038](4)将玉米芯粉和花生壳粉的混合料倒入去离子水中进行搅拌，搅拌速度为250r/min，同时加热至45°C，搅拌lOmin。
[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。
[0040]上述回收处理剂的使用方法为:
[0041 ] (I)将回收处理剂加入到磁流变液中，处理剂与磁流变液的质量比为1: 200，加热到 40°C;
[0042](2)将混合液进行搅拌，搅拌速度为2000r/min，搅拌2h;
[0043](3)将搅拌后的混合液加热至700C，加入质量分数为80 %的浓硫酸，浓硫酸的质量占混合溶液总质量的2%，保温6h;
[0044](4)将反应后的沉淀物质用清水进行冲洗。
[0045]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92%。回收处理剂中的甲醇不仅能增加溶液的稳定性，更重要的是，在对磁流变液进行回收处理时，甲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。
[0046]实施例2
[0047]本实施例中处理的磁流变液是以月桂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份数为:以总份数为100份计，玉米芯为15份，花生壳20份，十二烷基苯磺酸钠5份，甲醇2份，其余为去离子水，具体的制备方法为:
[0048](I)将玉米芯和花生壳分别进行破碎，分别筛取粒径为4?1mm的玉米芯粉和花生壳粉；
[0049](2)按比例将玉米芯粉和花生壳粉进行混合；
[0050](3)将十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，并加热至30°C，保温20min;
[0051 ] (4)将玉米芯粉和花生壳粉的混合料倒入去离子水中进行搅拌，搅拌速度为300r/min，同时加热至40°C，搅拌lOmin。
[0052]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年半后仍具有良好的处理能力。
[0053]上述回收处理剂的使用方法为:
[0054](I)将回收处理剂加入到磁流变液中，处理剂与磁流变液的质量比为1: 220，加热到 50°C;
[0055](2)将混合液进行搅拌，搅拌速度为3000r/min，搅拌Ih;
[0056](3)将搅拌后的混合液加热至60 0C，加入质量分数为88 %的浓硫酸，浓硫酸的质量占混合溶液总质量的2.5%，保温7h;
[0057](4)将反应后的沉淀物质用清水进行冲洗。
[0058]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尚，本实施例中主分散颗粒与载液的分尚程度达98%。
[0059]实施例3
[0060]本实施例中处理的磁流变液是以月桂酸为表面活性剂主要成分的磁流变液，主分散颗粒为纯铁粉，磁饱和度为2.2T，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份数为:以总份数为100份计，玉米芯为20份，花生壳15份，十二烷基苯磺酸钠8份，甲醇5份，其余为去离子水，具体的制备方法为:
[0061 ] (I)将玉米芯和花生壳分别进行破碎，分别筛取粒径为4?1mm的玉米芯粉和花生壳粉；
[0062](2)按比例将玉米芯粉和花生壳粉进行混合；
[0063](3)将十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，并加热至30°C，保温20min;
[0064](4)将玉米芯粉和花生壳粉的混合料倒入去离子水中进行搅拌，搅拌速度为200r/min，同时加热至45°C，搅拌lOmin。
[0065]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。
[0066]上述回收处理剂的使用方法为:
[0067](I)将回收处理剂加入到磁流变液中，处理剂与磁流变液的质量比为1: 210，加热到 45°C;
[0068](2)将混合液进行搅拌，搅拌速度为2500r/min，搅拌1.5h;
[0069](3)将搅拌后的混合液加热至75°C，加入质量分数为92 %的浓硫酸，浓硫酸的质量占混合溶液总质量的2.25%，保温7h;
[0070](4)将反应后的沉淀物质用清水进行冲洗。
[0071]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尚，本实施例中主分散颗粒与载液的分尚程度达95%。
【主权项】
1.一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂，其特征在于:其组成成分和各组分的质量份数为:以总份数为10份计，玉米芯15?20份，花生壳15?20份，十二烷基苯磺酸钠5?8份，其余为水。2.根据权利要求1所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂，其特征在于:其组成成分和各组分的质量份数为:以总份数为100份计，玉米芯为18份，花生壳18份，十二烷基苯磺酸钠6份，其余为水。3.根据权利要求1或2所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂，其特征在于:还包括2?5份甲醇。4.权利要求1或2中所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其步骤为: (1)将玉米芯和花生壳分别进行破碎，筛取粉碎后的玉米芯粉和花生壳粉； (2)按比例将玉米芯粉和花生壳粉进行混合； (3)将十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，并加热至20?30°C，保温20min; (4)将玉米芯粉和花生壳粉的混合料倒入步骤(3)中的溶液中进行搅拌，同时加热至40?50 cC ο5.根据权利要求4所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中筛选粒径为4?I Omm玉米芯粉和花生壳粉。6.根据权利要求4所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中将十二烷基苯磺酸钠水溶液加热至30°C，保温20min。7.根据权利要求4或5所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中搅拌速度为200?300r/min，搅拌时间为1min。8.根据权利要求7所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中的搅拌速度为250r/min，加热温度为45°C。9.根据权利要求4所述的一种月桂酸改性的磁流变液的回收处理剂的制备方法，其特征在于:还包括步骤(5)，即在步骤(4)之后继续加入2?5份甲醇进行混合均匀。
【文档编号】C02F9/12GK105884088SQ201610495215
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】邢战伟, 胡聪, 刘鹏
【申请人】马鞍山福来伊环保科技有限公司