[發明專利]一種不含任何表面活性劑的Fe3O4水基磁流體及其制備方法

無效

• 申請號: 200610080796.1
• 申請日: 2006-05-18
• 公開（公告）號: CN101075494A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 張叢云;魏群
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: H01F1/44
• 分類號: H01F1/44
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到一種不含任何表面活性劑的Fe₃O₄水基磁流體及其制備方法，具體的說是涉及一種并用均相沉淀和強化分散技術通過共沉淀法制備Fe₃O₄的磁性毫微顆粒及以其制備不含任何表面活性劑的水基磁流體，屬于材料制備技術領域。

背景技術

磁流體是一種既具有磁性固體物質的磁性又具有液體的流動性的新型材料。已經獲得工業應用的磁流體是由載液、表面活性劑和磁性毫微顆粒組成，用于磁性毫微顆粒的材料是人們熟知的普通的磁性物質，比如鐵、鈷、鎳、鐵氧體、及其合金等，磁流體選用的磁性顆粒必須是超細的，尺度范圍在幾到幾十納米，所以又稱納米磁性顆粒。載液是磁性顆粒的分散介質，載液可以是油基，也可以是水基，磁性顆粒的表面包裹表面活性劑，穩定分散在載液中。表面活性劑是磁流體的重要成分，表面活性劑的不同決定磁流體的種類。但磁流體又不同于通常意義上的磁性固體物質，磁流體是超順磁性物質，一般磁性固體物質是鐵磁性物質。

關于磁流體的理論和應用一直是國內外的研究和開發熱點，由于Fe₃O₄的毫微顆粒和以這種毫微顆粒制成的磁流體的應用最為廣泛，而且制備Fe₃O₄磁流體相對容易，產品品質可控，圍繞Fe₃O₄磁流體的研究和開發也是最多的，本發明也是基于制備Fe₃O₄的毫微顆粒和以這種毫微顆粒制成的磁流體。

到目前為止，周知的磁流體所使用的磁性毫微顆粒的制備方法大體上有以下幾種：按照尺寸變化角度可以分為：一是從大尺寸顆粒出發，比如在有表面活性劑存在的情況下使用機械研磨的方法，將大體積的磁物質磨成小尺度的磁性物質，并分散在載液中。該方法有很多不足，尤其是獲得的顆粒尺寸分布過寬，一般也很難得到微米尺度以下的磁性顆粒；第二種方法是從小尺寸的離子出發通過化學反應聚集制備磁性毫微顆粒，按照化學反應的類型又可以劃分為共沉淀法和氧化還原法。常見的是通過化學共沉淀法制備磁性毫微顆粒。典型的例子是Fe²⁺和Fe³⁺的水溶液和堿溶液共混合制備Fe₃O₄磁性毫微顆粒，祥見文獻W.C.Elmore，Phys.Rev.，Vol.54，p.308，1938。第三種是通過微乳反應器原位生成磁性毫微顆粒，大致過程是在W/O體系中，將含Fe²⁺和Fe³⁺的微乳液和含NH₃·H₂O的微乳液混合，可以得到磁性毫微顆粒，顆粒尺寸受到乳液粒徑的限制，可以認為尺寸在制備前后不變。參見文獻Gobe，Masao；Kandori，Kazuhiko；Kon-No，Kijiro；Kitahara，Ayao.Jujo?Fact.，ToyoInk?Mfg.Co.，Ltd.，Tokyo，Japan.Shikizai?Kyokaish)，57(7)，380-5，1984。氧化還原法制備磁性毫微顆粒Fe₃O₄是從低價態的鐵離子通過部分氧化，或者從高價態的鐵離子通過部分還原合成磁性顆粒。典型文獻有：姜繼森等，化學學報，52，47～52，1994；Wanfu，Huang；Dianzuo，Wang；Xu，Sunqu.College?of?Resource?Engineering，University?of?Science?and?TechnologyBeijing，Beijing，Peop.Rep.China.Transactions?of?Nonferrous?Metals?Society?of?China?8(3)，524-528?1998。

Fe₃O₄的磁性毫微顆粒并不能自動分散在載液中，通常必須使用表面活性劑才能將超細的磁性顆粒分散在載液中。Fe₃O₄的磁性毫微顆粒在水溶液中可以帶正電荷，使用陰離子表面活性劑進行包裹的顆粒能夠分散在煤油類的油性載液中，制備出油基磁流體，將上述經過包裹的顆粒再包裹一層陰離子表面活性劑則得到水基磁流體。典型的文獻有：中國專利01129323.3公開了一種以油酸、氟醚酸為表面活性劑的油基磁流體的制備方法；中國專利200410009788.9公開了一種以乙二醇為表面活性劑的水基磁流體的制備方法。