Магнитореологический материал

Магнитореологический материал

Реферат

 

Использование: изобретение относится к магнитореологическим материалам, в которых для создания устойчивости к осаждению применяется тиксотропная сетка. Сущность изобретения: магнитореологический материал содержит жидкий носитель, компонент в виде частиц и тиксотропную добавку, обеспечивающую стабильность против осаждения частиц. Тиксотропной добавкой может служить образующее водородную связь тиксотропное средство, модифицированный полимером оксид металла или их смесь. Применением тиксотропной добавки создается тиксотропная сетка, необычайно эффективная в сведении к минимуму осаждение частиц в магнитореологическом материале. 44 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к определенным жидким материалам, характеризующимся заметным возрастанием сопротивления текучести под действием магнитных полей. Более конкретно, изобретение относится к магнитореологическим материалам, в которых для создания устойчивости к осаждению частиц применяется тиксотропная сетка.

Жидкие составы, претерпевающие изменения кажущейся вязкости в присутствии магнитного поля, называются магнитными жидкостями Бингхэма или магнитореологическими материалами. Магнитореологические материалы обычно состоят из ферромагнитных или парамагнитных частиц, как правило, диаметром более 0,1 мкм, диспергированных в жидком носителе, и в присутствии магнитного поля частицы поляризуются и в результате выстраиваются в жидкости в цепь частиц. Действие цепочек частиц проявляется в увеличении кажущейся вязкости и сопротивления текучести всей жидкости, а в отсутствие магнитного поля частицы возвращаются в неупорядоченное или свободное состояние с соответствующим уменьшением кажущейся вязкости и сопротивления текучести всего материала. Такие магнитные жидкости Бингхэма сложного состава характеризуются регулируемым поведением, аналогичным тому, которое наблюдается обычно для электрореологических материалов, чувствительных к электрическому, а не к магнитному полю.

Как электрореологические, так и магнитореологические материалы пригодны для создания переменных демпфирующих сил в таких устройствах, как демпферы, гасители удара и эластомерные крепления, а также для регулирования крутящего момента и/или давления в различных зажимных, тормозных и клапанных устройствах. Магнитореологическим материалам изначально присущи преимущества перед электрореологическими материалами в указанных областях применения. Магнитореологические жидкости обладают более высоким, чем электрореологические материалы пределом текучести, вследствие чего способны создавать большие демпфирующие силы. Более того, магнитореологические материалы активируются магнитными полями, легко создаваемыми электромагнитными катушками низкого напряжения в отличие от дорогих источников энергии высокого напряжения, требующихся для эффективной работы электрореологических материалов. Более детальное описание типа устройств, в которых могут быть эффективно использованы магнитореологические материалы, дается в находящихся на одновременном рассмотрении заявках на патенты США 07/900571 и 07/900567 Демпферы с магнитореологическими жидкостями и устройства с магнитореологическими жидкостями, поданных одновременно 18 июня 1992 г.).

Магнитореологические или магнитные жидкости Бингхема отличаются от коллоидных магнитных жидкостей или феррожидкостей. В коллоидных магнитных жидкостях диаметр частиц обычно 5 - 10 нм. При наложении магнитного поля в коллоидной феррожидкости не происходит упорядочения частиц и изменения сопротивления текучести. Вместо этого коллоидные магнитные жидкости испытывают действие объемной силы, распространяющейся на весь материал и пропорциональной градиенту магнитного поля. Под действием этой силы вся коллоидная феррожидкость притягивается в области с повышенной напряженностью магнитного поля.

Обсуждение магнитореологических жидкостей и соответствующих устройств приводится в различных патентах и публикациях. В патенте США N 2575360 дается описание регулируемого электромеханически с приложением крутящего момента устройства, в котором для создания приводной связи между двумя независимо вращающимися компонентами такими, как встречающимися в зажимных устройствах и тормозах, применяется магнитореологический материал.

В состав жидкости, удовлетворяющей применению в таком устройстве как указано, входит 50 об.% мягкой железной пыли, обычно называемой "порошком карбонильного железа", в приемлемой жидкой среде, например, легком смазочном масле.

Другое устройство, позволяющее регулировать скольжение между движущимися частями с помощью магнитного или электрического поля, раскрыто в патенте США N 2661825, промежуток между движущимися частями заполняют реагирующей на поле средой. Прохождение потока магнитного или электрического поля через среду приводит к регулированию возникшего скольжения. Жидкость, реагирующая на приложенное магнитное поле, как указано, содержит порошок карбонильного железа и низкомолекулярное минеральное масло.

В патенте США N 2886151 описаны силопередаточные устройства, например: сцепления и тормоза, в которых применяется сцепление пленкой жидкости, реагирующей как на электрическое, так и магнитное поле. Приведенная в качестве примера реагирующая на магнитное поле жидкость, как указано, содержит порошок восстановленного оксида железа в масле смазочного типа с вязкостью при 25^oC 2 - 20 сП.

Конструкция клапанов, пригодных для регулирования потока магнитореологических жидкостей ( патент США NN 2670749 и 3010471). Магнитные жидкости, пригодные для применения в клапанах указанной конструкции, включают ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные материалы. Магнитная жидкость характерного состава, указанная в патенте США N 3010471, представляет собой суспензию карбонильного железа в низкомолекулярном углеводородном масле. Смеси магнитных жидкостей ( патент США N 2670749), состоят, как указано, из порошка карбонильного железа, диспергированного либо в силиконовом масле, либо в хлорированной или фторированной суспендирующей жидкости.

Разнообразные смеси магнитореологических материалов раскрыты в патенте США N 2667237. Смесь определяется, как дисперсия небольших парамагнитных или ферромагнитных частиц либо в жидкости, охладителе, газообразном антиокислителе, либо в полутвердой консистентной смазке. Рекомендуемый состав магнитореологического материала включает порошок железа и легкое машинное масло. Особенно рекомендуемый магнитный порошок представляет собой, как указано, порошок карбонильного железа со средним размером частиц 8 мкм. Другие возможные компоненты носителя включают керосин, консистентную смазку и силиконовое масло.

В патенте США N 4992190 раскрыт реагирующий на магнитное поле реологический материал. В состав этого материала, как указано, входят намагничиваемые частицы и силикагель, диспергированные в жидком носителе. В качестве намагничиваемых частиц особенно рекомендуется порошковый магнетит или порошки карбонильного железа с изоляционным восстановленным карбонильным железом производства, например, фирмы ГАФ Корпорейшн. Жидкий носитель, как указано, имеет вязкость при 100^oF (38^oC) в интервале 1-10000 сП. Характерные примеры применяемых носителей включают: Коноко ЛВТ масло, керосин, легкое парафиновое масло, минеральное масло и силиконовое масло. Рекомендуемым носителем является силиконовое масло с вязкостью при 100^oF (38^oC) в интервале 10 - 1000 сП.

Многие магнитореологические материалы, такие, как описанные выше, страдают чрезмерным осаждением частиц под действием силы тяжести, что может отразиться на магнитореологической активности материала вследствие неравномерного распределения частиц. Одна из причин осаждения под действием силы тяжести частиц в магнитореологических материалах заключается в большой разнице удельного веса магнитных частиц ( железа = 7,86 г/см³) и жидкого носителя (силиконового масла = 0,95 г/см³), которая может вызвать быстрое осаждение частиц в магнитореологическом материале.

Металлосодержащие типы или поверхностно-активные вещества (стеарат лития, дистеарат алюминия), традиционно применяемые для предотвращения осаждения частиц, изначально содержат большие количества воды, что может ограничить температурный интервал применения всего магнитореологического материала. Применение в качестве диспергирующего средства силикагеля (патент США 4992190), как в настоящее время обнаружено, не приводит к значительному осаждению частиц в течение длительного времени.

Таким образом, в настоящее время существует необходимость в магнитореологических материалах, характеризующихся минимальным осаждением частиц в течение длительного времени, и которые могут быть использованы в широком температурном интервале.

Изобретение относится к магнитореологическому материалу, характеризующемуся минимальным осаждением частиц, и который может быть использован в широком температурном интервале. Магнитореологический материал изобретения состоит из жидкого носителя, компонента в виде частиц и по меньшей мере одной тиксотропной добавки, выбранной из группы, включающей образующее водородную связь тиксотропное средство и модифицированный полимером оксид металла. В настоящее время обнаружено, что образующее водородную связь тиксотропное средство и модифицированный полимером оксид металла по отдельности или в смеси друг с другом образуют тиксотропную сетку, необычайно эффективную в сведении к минимуму осаждения частиц в магнитореологическом материале.

Тиксотропная сетка определяется, как суспензия коллоидных частиц или частиц с магнитной активностью, которая при низких степенях сдвига образует рыхлую сетку или структуру, иногда называемую кластером или флоккулятом. Присутствие трехмерной структуры придает магнитореологическому материалу небольшую степень жесткости с уменьшением тем самым осаждения частиц. Однако приложением сдвиговой силы путем осторожного перемешивания такая структура легко разрушается или диспергируется. Если убрать сдвиговую силу такая рыхлая структура легко восстанавливается в течение какого-то времени. Тиксотропная сетка изобретения по существу не содержит воды и эффективно предотвращает осаждение частиц в магнитореологическом материале, не влияя на широкий рабочий температурный интервал материала.

Магнитореологический материал изобретения состоит из жидкого носителя, компонента в виде частиц и по меньшей мере одной тиксотропной добавки, выбранной из группы, включающей образующее водородную связь тиксотропное средство и модифицированный полимером оксид металла.

Образующее водородную связь тиксотропное средство изобретения может быть представлено по существу любым олигомерным соединением, содержащим диполь и способным межмолекулярно реагировать с другим полярным олигомером или частицей. Такие диполи возникают при ассиметрическом смещении электронов вдоль ковалентных связей в полимерном соединении. Взаимодействие типа диполь-диполь чаще называют водородной связью или водородным мостиком. Согласно определению водородная связь возникает за счет притяжения атома водорода одной молекулы (донор водорода) двумя необобщенными электронами другой молекулы (акцептор водорода). Исчерпывающее описание водородной связи дается в изданиях: L. Pauluig и J. Israelackvili. Природа химической связи, (3-е издание, Корнелл Юниверсити Пресс, Итака, Нью-Йорк, 1960); Молекулярные и поверхностные силы. Академия Пресс, Нью-Йорк, 1985).

В целом олигомерное соединение характеризуется, как низкомолекулярный полимер или сополимер, состоящий из более чем двух повторяющихся мономерных групп или звеньев. Олигомер обычно характеризуется молекулярной массой менее 10000 AEM (атомная единица массы). Олигомеры с молекулярной массой в интервале 1000-10000 AEM называются также плейномерами. Число повторяющихся мономерных звеньев в олигомере зависит от молекулярной массы отдельного мономерного звена. Для того, чтобы олигомерное соединение эффективно действовало в изобретении, как образующее водородную связь тиксотропное средство, олигомер должен быть либо невязкой, либо вязкой жидкостью, маслом или текучей средой. Исчерпывающее обсуждение синтеза, характеристик и свойств олигомерных соединений (Синтез и характеристика олигомеров, КРК Пресс Инк., Вока Ратон, Флорида, 1991, C. Uglea u J.Negulescu ссылка на которое далее обозначается как Uglea).

Образующее водородную связь тиксотропное средство изобретения при образовании водородного мостика может действовать, как молекула-донор или молекула-акцептор протонов. Олигомерное соединение, чтобы быть эффективным в качестве тиксотропного средства, должно содержать хотя бы один электроотрицательный атом, способный образовывать водородную связь с другой молекулой. Такой электроотрицательный атом может находиться в скелете олигомера, в отходящей цепи или в концевой части олигомерного соединения. Чтобы действовать, как акцептор протонов, электроотрицательный атом может быть представлен O, N или Cl и может присутствовать, например, в виде: -O-, =O, -N-, -F, -Cl, -NO₂, -OCH₃, , -OH, -NH₂, -NH-, -COOH, -N(CH₃)₂ или -NO заместителей, ковалентно связанных с атомом углерода, кремния, фосфора или серы. Электроотрицательный атом, чтобы действовать в тиксотропном средстве, как донор протонов, может быть атомом 0 или N и может присутствовать, например, в виде -NH-, -OH, -NH₂ или -COOH заместителей, ковалентно связанных с вышеуказанными атомами. В настоящее время рекомендуются те олигомерные соединения, которые содержат по меньшей мере два электроотрицательных атома, с тем, чтобы олигомерное соединение могло действовать, как мостикообразующее средство с еще большим усилием тиксотропной сетки.

Примеры олигомерных соединений, которые могут содержать образующий водородную связь электроотрицательный атом, необходимый для целей изобретения, включают разнообразные силиконовые олигомеры, органические олигомеры и органосиликоновые олигомеры.

Силиконовые олигомеры, применимые в изобретении в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств, содержат олигомерный скелет, состоящий из мономерных звеньев, которые могут быть определены, как атом кремния, связанные друг с другом непосредственно или через O, N, S, CH₂ или C₆H₄ связи. Силиконовые олигомеры с такими связями чаще всего называются силанами, силоксанами, силалкиленами, силариленами, силазанами, силтианами, соответственно. Силиконовые олигомеры могут содержать одинаковые повторяющиеся силиконовые мономерные звенья (гомополимерные звенья) или могут содержать различные повторяющиеся силиконовые звенья в виде неупорядоченных, чередующихся, блок- или привитых сегментов (сополимерная структура). Рекомендуются силиконовые олигомеры, содержащие силоксановый скелет, что связано с их большой коммерческой доступностью. Важно то, что силоксановые олигомеры содержат электроотрицательные, образующие водородную связь заместители либо в отходящей цепи, либо в виде концевой группы олигомерной структуры, поскольку электроотрицательные группы в самом силоксановом скелете, как правило, экранированы от эффективного участия в образовании водородной связи. Исчерпывающее описание синтеза, строения и свойств силиконовых олигомеров дается в изданиях: W. Noll, Химия и технология силиконов, Академик Пресс Инк., Нью-Йорк, 1968 (далее ссылка, как на Noll) и J,Zeigler и J.Fearon Наука о полимерах на основе кремния, Америкен Кемикл. Сосайэти, Салем, Массачуссет, 1990 (далее ссылка, как на Zeigler), полное содержание которых вводится здесь в качестве ссылки.

Силоксановые олигомеры изобретения могут быть представлены формулой где R¹ - R⁵ - независимо представлены углеводородным радикалом с прямой цепью, разветвленным, циклическим или ароматическим радикалом, который галогенирован или негалогенирован, и содержит 1-18, предпочтительно 1-6 атомов углерода; сложноэфирной группой; простой эфирной группой или кетогруппой, при условии, что хотя бы один из R¹-R⁵ содержит электроотрицательный заместитель, ковалентно связанный с атомом углерода, кремния, фосфора или серы. Электроотрицательный заместитель обычно присутствует в виде -O-, =O, -N= , -Cl, -NO₂, -OCH₃, , -OH, -NH₂, -NH-, -COOH, -N (CH₃)₂ или -NO.

Присутствие электроотрицательного заместителя предпочтительно реализуется наличием хотя бы одного из R¹-R⁵ в виде (CH₂)_wE фрагмента, где E выбирают из группы, включающей CN, CON, H₂, Cl, F, CF₃ и NH₂ и W = целому числу 2-8. Как указано выше, для целей изобретения рекомендуется, чтобы олигомер содержал хотя бы два электроотрицательных заместителя, к примеру, по одному заместителю в каждой концевой части олигомера с тем, что бы олигомер мог выполнять роль мостикообразующего средства. Число мономерных звеньев скелета, определяемое значениями x и y, может независимо меняться от 0 до 150 при условии, что сумма (x+y) будет охватываться интервалом 3-300, предпочтительно 10-150.

Характерные примеры приемных для изобретения силоксановых олигомеров, имеющих электроотрицательный заместитель в концевой части олигомерного соединения, включают: полидиметилсилоксаны (ПДМС) с концевыми диметилацетоксигруппами, ПДМС с концевыми метилдиацетоксигруппами, ПДМС с концевыми диметилэтоксигруппами, ПДМС с концевыми аминопропилдиметильными группами, ПДМС с концевыми карбинольными группами, ПДМС с концевой карбинольной группой, ПДМС с концевыми диметилхлоргруппами, ПДМС с концевыми диметиламиногруппами, ПДМС с концевыми диметилэтоксигруппами, ПДМС с концевыми диметилметоксигруппами, ПДМС с концевыми метакрилоксипропильными группами, ПДМС с концевой метилакрилоксипропильной группой, ПДМС с концевыми карбоксипропилдиметильными группами, ПДМС с концевыми хлорметилдиметильными группами и полиметил-3,3,3-трифторпропилсилоксаны с концевыми силанольными группами, из которых рекомендуется ПДМС с концевыми аминопропилдиметильными группами, ПДМС с концевыми карбинольными группами и ПДМС с метакрилоксипропильными концевыми группами.

Примеры силоксановых олигомеров изобретения, содержащих электроотрицательный заместитель в боковой цепи олигомерного соединения, включают: полицианопропилметилсилоксаны, полибис(цианопропил)силоксаны, поли(хлорфенэтил)метилсилоксаны, полиметил-3,3,3-трифторпропилсилоксаны, полиметил-3,3,3-трифторпропил)диметилсилоксаны, поли(аминоэтиламинопропил)метил/диметилсилоксаны, поли(аминопропил)метил/диметилсилоксаны, поли(акрилоксипропил)метил/диметилсилоксаны, поли(метилакрилоксипропил)метил/диметилсилоксаны, поли(хлорметилфенэтил)метил/диметилсилоксаны, поли(цианопропил)метил)/диметилсилоксаны, поли(цианопропил)метил/метилфенилсилоксаны, полиглицидоксипропилметил/диметилсилоксаны, полиметилфенил/диметилсилоксаны, поли(тетрахлорфенил)/диметилсилоксаны, полидифенил/диметилсилоксаны, поли(цианоэтил)метил/диметилсилоксаны и полиэтиленоксид/диметилсилоксаны, из которых рекомендуются полиметил-3,3,3-трифторпропил/диметилсилоксаны, поли(цианопропил)метил/диметилсилоксаны, полиметил-3,3,3-трифторпропилсилоксаны и полицианопропилметилсилоксаны.

Органические олигомеры, применимые в изобретении в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств, содержат олигомерный скелет, полностью состоящий из органических мономерных звеньев. Такие мономерные органические звенья дополнительно характеризуются, как содержащие атомы углерода, непосредственно связанные друг с другом или связанные через кислородные, азотные, серные или фосфорные связи. Мономрные звенья могут представлять собой простые эфиры, сложные эфиры, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, спирты, амины, амиды, галогеналканы и их комбинации. Органические олигомеры изобретения могут иметь как гомополимерную, так и сополимерную структуру, определения которым дано выше.

Исчерпывающее описание синтеза, строения и свойств органических олигомеров и полимеров дается в изданиях Uglea и M.Alger Словарь полимеров, Эльзевир Эпплайд Сайэнс, Нью-Йорк, 1989, полное содержание которого вводится здесь в качестве ссылки.

Примеры органических олигомеров, пригодных для использования в изобретении в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств, включает: полиацетали, полиацетальдегиды, полиацетон, полиакролеин, полиакриламид, полиакрилат, поли(акриловую кислоту), полиакрилонитрил, полиацилгидразон, полиацилполугидразид, полиадипамид, подиадиполипиперазин, полиаланин, поли(алкиленкарбамат), поли(аминовую кислоту), полиамид, поли(амидокислоту), поли(амидогидразид), поли(амидоимид), полиамин, поли(аминокислоту), полиаминобисмалеимид, полиангидриды, полиарилат, полиариленсульфон, поли(арилентриазол), поли(ариловый сложный эфир), поли(ариловый простой эфир), полиарил(эфирная простая связь) - сульфон, поли(арилсульфон), полиаспаратамид, полиазины, полиазобензолы, полиазометины, полиазофенилен, полибензамид, полибензил, полибензимидазол, полибензимидазолин, полибензимидазолон, полибензимидазохиназолон, полибензимидазохиноксалин, полибензоин, полибензопиразин, полибензотиазол, полибензоксазиндион, полибензоксазинон, полибензоксазол, полибисмалеимид, полибимочевину, полибутилакрилат, полибутиленполитерефталат, полибутилметакрилат, поликапролактон, поликарбазан, поликарбазен, поликарбодиимид, поликарбонат, поликарбоксаны, полихлораль, полихлорэтен, полихлоропрен, полихлорстирол, полихлортрифторэтилен, полицианотерфталиден, полициклогексилметакрилат, полидиэтиленгликоль-полиадипат, полидиметилкетоны, полидиметилфенол, полидипептиды, полиэпихлоргидрин, поли(простая эфирная связь) - сульфон, полиэтиладипат, поли(этиленадипат), поли(этиленазелат), поли(этиленгликоль), полиэтиленимин, поли(этиленоксид), поли(этиленоксибензоат), поли(этиленсульфоновую кислоту), поли(этилентерефталат), полиэтилметакрилат, полифторакрилат, поли(глютаминовую кислоту), полиглицин, полигликолид, поли(гексафторпропиленоксид), поли(гидроксибензойную кислоту), полигидроксибутират, полигидроксипролин, полиимидазол, полимидазолон, полимиды, поли(простые эфиры), поли(сложные эфиры), поли(изобутилвиниловый эфир), поли(изопропенилметилкетон), полилактид, полилаурилметакрилат, полилизин, полиметакролеин, полиметакриламид, полиметакрилат, поли(метаналакриловую кислоту), полиметакрилонитрил, полиметилакрилат, поли(метил--аланин), поли(метил--хлоракрилат), поли(метилендифениленоксид), поли(-метил--L-глютамат), полиметилметакрилат, поли(метилвиниловый эфир), поли(метилвинилкетон), поли(оксадиазолы), полиоксамиды, эфиры полиалкиленсорбита с жирными кислотами, слоеные эфиры полиоксиалкиленсорбита, полиоксиэтиленовые кислоты, полиоксиэтиленовые спирты, полиоксиалкиленглицеридные сложные эфиры, полиоксиалкиленалкиламины, полиоксиалкиленалкиларилсульфонаты, поли(оксиэтиленгликоль), полиоксиметилен, поли(оксипропиленгликоль), поли(оксипропиленполиол), поли(окситетраметиленгликоль), поли(парабановую кислоту), полипептиды, поли(фениленовые простые эфиры), полифениленамин, поли(фениленоксид), поли(п-фениленсульфон), поли(п-фенилентерефтальамид), поли(фенилизоцианат), полифенилоксадиазол, полипивалолактон, полипролин, поли(пропиленадипат), поли(пропиленазелат), поли(пропиленоксид), поли(пропиленоксид- -этиленоксид), поли(пропиленсебацинат), полисаркозин, полисерин, полистирилпиридин, полисульфонамид, полисульфонат, полисульфон, политерафтальамид, политетрагидрофуран, политриазол, политриазолин, политирозин, полимочевины, полиуретаны, поли(винилацетат), поли(винилацеталь), поли(виниловый спирт), поли(винилалкиловые эфиры), поливиниламин, поли(винилхлорацетат), поли(виниловые сложные эфиры), поли(винилэтиловый эфир), поли(винилформат), поли(винилиденхлорид), поли(винилиденцианид), поли(винилиденфторид), поли(винилизоцианат), поли(винилстеарат) и их комбинации или смеси, из которых рекомендуются поли(этиленоксид), поли(гексафторпропиленоксид), полиметакрилат, поли(пропиленоксид), поли(винилстеарат), сложные эфиры полиоксиалкиленсорбита с жирными кислотами, сложные эфиры полиоксиалкиленсорбита, полиоксиэтиленовые кислоты, полиоксиалкиленглицеридные сложные эфиры, полиоксиэтиленовые спирты, полиоксиэтиленовые спирты, полиоксиалкиленалкиламины, полиоксиалкиленалкиларилсульфонаты и поли(пропиленоксидэтиленоксид).

Органические олигомеры изобретения могут также представлять собой низкомолекулярные олефиновые сополимеры, образованные в реакции одного или нескольких вышеуказанных органических мономерных звеньев с одним или несколькими такими олефиновыми мономерными звеньями, как алкеновые, алкиновые или ареновые мономерные звенья. Примеры характерных олефиновых мономерных звеньев включают: ацетилен, алкенамеры, алкиленфенилены, алкиленсульфиды, алломеры, арилены, бутадиен, бутен, карбатианы, этилен, стирол, циклогесадиен, этиленсульфид, этилидин, этинилбензол, изопрен, метилен, метиленфенилен, норборнен, фениленсульфид, пропиленсульфид, фенилен, сульфид, пропилен, пипериден и их комбинации.

Рекомендуемые органические олигомеры изобретения относятся к поли(алкиленоксидным) олигомерам формулы: где R¹, R² и R³ могут независимо представлять водород, фтор или любой углеводородный радикал с прямой цепью, который галогенирован или негалогенирован, и содержи 1-18, предпочтительно 1-6 атомов углерода, и R⁴ представляет либо атом водород, либо -OH группы. Число мономерных звеньев скелета, определяемое значениями x, y и z, может независимо меняться от 0 до 70 при условии, что сумма (x+y+z) будет охватываться интервалом 3-210. Примеры рекомендуемых поли(алкиленоксидных) органических олигомеров изобретения включают продукты фирмы БАСФ Корпорейшн под фирменными названиями ПЛЮРОНИК И ПЛЮРОНИК R.

Органосиликоновые олигомеры, применимые в изобретении в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств, являются сополимерами, и могут быть блоколигомерами, содержащими олигомерный скелет, в котором блоки силиконовых мономерных звеньев и органических мономерных звеньев различного размера распределены либо хаотично, либо в чередующемся порядке. Органосиликоновые олигомеры могут быть также привитыми олигомерами, содержащими скелет или цепь силиконовых мономерных звеньев, к которым присоединены органические мономерные звенья. Органические и силиконовые мономерные звенья, приемлемые для получения органосиликоновых олигомеров, могут быть представлены любыми органическими и силиконовыми мономерными звеньями, обсуждаемыми выше в связи с органическими и силиконовыми олигомерами соответственно. Исчерпывающее описание синтеза, строение и свойств органосиликоновых олигомеров дается у Noll и Zeigler.

В целом же, привитые органосиликоновые олигомеры являются рекомендуемыми образующими водородную связь тиксотронными средствами изобретения. Рекомендуемые привитые органосиликоновые олигомеры могут быть представлены формулой где R¹ может независимо представлять углеводородный радикал с прямой цепью, разветвленный, циклический или ароматический углеводородный радикал, который галогенирован или негалогенирован, и содержит 1 - 18, предпочтительно 1 - 6 атомов углерода; сложноэфирную группу; простую эфирную группу или кетогруппу; R² может независимо представлять водород, фтор или углеводородный радикал с прямой цепью, который галогенирован или негалогенирован, и содержит 1 - 18, предпочтительно 1 - 6 атомов углерода, и R³ представляет собой алкильный радикал, содержащий 1 - 5 атомов углерода (метильная или этильная группа), R¹ - предпочтительно метил, R² - предпочтительно атом водорода и R³ - предпочтительно атом водорода или метил. Число мономерных силиконовых звеньев, определяемое каждым w и x, может меняться от 0 до 130 и от 0 до 1 до 40 соответственно при условии, что сумма (w + x) будет охватываться интервалом 3 - 150. Число органических мономерных звеньев, присоединенных к силиконовым мономерным звеньям и определяемых значениями каждого y и z, может меняться от 0 до 220 и от 0 до 165 соответственно при условии, что сумма (y + z) будет находиться в интервале 3 - 225.

Примеры привитых органосиликоновых олигомеров включают: сополимеры алкиленоксиддиметилсилоксан, такие как сополимеры этиленоксиддиметилсилоксан и сополимеры пропиленоксиддиметилсилоксан; сополимеры силикона с гликолем и их смеси, из которых рекомендуются сополимеры алкиленоксиддиметилсилоксана. Примеры рекомендуемых сополимеров алкиленоксиддиметилсилоксана включают сополимеры (фирма Юнион Карбайд Кемикалз энд Пластикс Компани под фирменным названием СИЛВЕТ, из которых особенно рекомендуется СИЛВЕТ L-7500).

Найдено также, что некоторые стабилизаторы и диспергаторы, ранее раскрытые как применимые в электрореологических материалах, пригодны и для применения для целей изобретения в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств. К примеру, аминофункциональные, гидроксифункциональные, ацетоксифункциональные и алкоксифункциональные полисилоксаны, раскрытые в патенте США N 4.645.614, могут быть использованы в изобретении в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств. Кроме того, привитые и блок-олигомеры, раскрытые в патенте США N 4.772.407 и описанные также у D.H Napper в "Стабилизации полимерами коллоидных дисперсиях", Академик Пресс, Лондон, применимы в качестве образующих водородную связь тиксотропных средств в применяемом здесь значении.

Примерами таких привитых и блок-олигомеров являются олигомеры (фирма ИСИ Америка ИНК под фирменным названием ГИПЕРМЕР И СОЛЬСПЕРС).

Как указано выше, образующие водородную связь тиксотропные средства изобретения являются обязательно олигомерными соединениями, содержащими по меньшей мере один электроотрицательный атом, способный образовывать водородные связи с другой молекулой. Приведенные выше в качестве примеров образующие водородную связь тиксотропные средства могут быть получены хорошо известными специальными способами, а многие образующие водородную связь тиксотропные средства являются продажными продуктами.

Вследствие способности функционировать в широком температурном интервале, совместимости с разнообразными жидкими носителями и прочности образованной тиксоторопной сетки к рекомендуемым образующим водородную связь тиксотропным средствам изобретения относятся силиконовые олигомеры, а также органосиликоновые привитые и блок-олигомеры, из которых особенно предпочтительны органосиликоновые привитые олигомеры.

Образующее водородную связь тиксотропное средство обычно применяют в количестве 0,1 - 10, предпочтительно 0,5 - 5 об.% на весь магнитореологический материал.

С целью облегчить образование тиксотропной сетки возможно применение коллоидной добавки в смеси с образующим водородную связь тиксотропным средством. Коллоидные добавки, приемлемые для применения в изобретении, включают любые твердые, полые или пористые частицы, обладающие способностью взаимодействовать с образующим водородную связь тиксотропным средством путем создания водородной связи и образования тиксотропной сетки.

Если тиксотропное средство является донором протонов, тогда коллоидная добавка должна содержать электроотрицательный атом (определение см. выше), способный действовать, как акцептор протонов. Если же тиксотропное средство является акцептором протонов, в этом случае в коллоидной добавке необходимо присутствие электроотрицательного заместителя, способного действовать как донор протонов (определения см. выше).

Примеры коллоидных добавок, применяемых в изобретении, включают порошки оксидов металлов, содержащих поверхностные гидрофильные функциональные группы. Такие гидрофильные функциональности могут быть представлены гидроксильными группами или любым из ранее охарактеризованных силиконовых олигомеров, органических олигомеров и органосиликоновых олигомеров, ковалентно связанных с оксидом металла. Способы присоединения олигомеров к поверхности оксида металла хорошо известны специалистам в области поверхностной химии и катализа. Характерные примеры рекомендуемых порошковых оксидов металлов включают: осажденный диоксид кремния, плавленный или пирогенный диоксид кремния, силикагель, диоксид титана и их смесь.

Поверхности металлоксидных коллоидных добавок изобретения может быть придана гидрофобность путем частичной реакции поверхностных гидроксильных групп с разнообразными органофункциональными мономерными силанами при присоединяющими силан агентами, например: гидроксисиланами, ацилоксисиланами, эпоксисиланами, оксимесиланами, алкилоксисиланами, хлорсиланами и аминосиланами известными специалистам способами. Более полное описание силанов, пригодных для реакции с поверхностными гидроксильными группами коллоидных порошков оксидов металлов (дается у Noll, а также в издании: E.P. Plueddemann Присоединяющие силан агенты, Пленум Пресс, Нью-Йорк, 1982, шт. Нью-Йорк После реакции с поверхностью оксида металла присоединяющий силан агент уже не обладает способностью образовывать водородные связи. Таким образом, образование тиксотропной сетки с гидрофобным оксидом металла происходит за счет способности образующего водородные связи тиксотропного средства образовывать водородные связи с гидроксильными группами, оставшимися на поверхности оксида металла после модификации. Гидрофобные коллоидные металлоксидные добавки с модифицированной поверхностью, в целом, являются предпочтительными для изобретения коллоидными добавками, что связано с их способностью оставаться безводными и не требующими дополнительной обработки высушиванием с удалением адсорбированной влаги.

Характерные примеры гидрофобных коллоидные порошков оксида металла, приемлемых для применения в изобретении и состоящих из плавленного диоксида кремния, обработанного диметилдихлорсиланом, триметоксиоктилсиланом или гексаметилдисилазаном, включают промышленные продукты (фирменные названия АЭРОСИЛ R972, R974, EPR976, R805 и R812 и КЭБОСИЛ TS-530 и TS-610 фирмами Дегусса, Корпорейшн и Кабэт Корпорейшн соответственно.

В качестве коллоидных добавок изобретения могут также применяться неолигомерные высокомолекулярные силиконовые полимеры, органические полимеры и органосиликоновые полимеры, состоящие из ранее описанных органических и силиконовых мономерных звеньев. Высокомолекулярные силиконовые, органические и органосилоксановые полимеры отличаются от вышеописанных олигомеров гораздо большей молекулярной массой, превышающей 10000 АЕМ.

Высокомолекулярные полимеры при их использовании в качестве коллоидных добавок обычно имеют вид порошка, смолы или камеди.

Данные коллоидные добавки, за исключением гидрофобных порошков оксидов металлов, перед употреблением обычно обезвоживают с удалением известными методами, например: нагреванием в конвенционной печи или в вакууме адсорбированной на поверхности коллоидной добавки влаги. Считывается, что такие коллоидные добавки, а также компонент в виде частиц с магнитной активностью, подробно охарактеризованный ниже, "обезвожены", если они содержат менее 2% по массе адсорбированной влаги.

Коллоидную добавку изобретения обычно применяют в количестве 0,1 - 10, предпочтительно 0,5 - 5 об.% на весь магнитореологический материал.

Тиксотропная сетка в вышеприведенном определении может быть также создана применением модифицированного полимера оксида металла, который может быть использован отдельно или в сочетании с образующим водородную связь тиксотропным средством, охарактеризованным выше. Источником модифицированных полимеров оксидов металлов служат порошки оксидов металлов, содержащие поверхностные функциональные гидроксильные группы. Такие порошки оксидов металлов могут быть теми же, что охарактеризованные вы