[發明專利]一種水基納米磁流體的制備方法

在審

• 申請號: 201910702444.2
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN112309669A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 王潔欣;鄭媛媛;鐘杰;曾曉飛;陳建峰
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;寧波海奇合昇環能科技有限公司
• 主分類號: H01F1/44
• 分類號: H01F1/44;H01F41/00
• 代理公司: 北京志霖律師事務所 11575
• 代理人: 張文祎

本發明公開了一種水基納米磁流體的制備方法，包括如下步驟：將二價亞鐵鹽和三價鐵鹽溶于酸性溶液中，配制成鐵鹽混合溶液，記為料液A；將堿源溶于去離子水中，配制成堿液，記為料液B；在通入惰性氣體N₂的反應條件下，將料液B與料液A混合，水浴加熱，攪拌，使其充分反應；加入表面活性劑，水浴加熱，攪拌，待反應結束后，產生黑色沉淀納米四氧化三鐵顆粒，繼續通N₂，并將其冷卻至室溫；收集黑色沉淀，使用有機溶劑和水的混合溶液進行離心洗滌；分散于去離子水中，除去有機溶劑，超聲分散，獲得水基納米磁流體。本發明水基磁流體產品尺寸均一，平均粒徑為5?25nm；分散性好，物相單一，穩定性好，改性后能實現≥6個月穩定分散。

技術領域

本發明涉及磁性流體制備技術領域，更具體地，涉及一種水基納米磁流體的制備方法。

背景技術

當今社會，磁性材料是國防工業、國民經濟的重要支柱，與國民經濟的諸多領域密切相關。納米磁性材料作為一種新型磁性材料，擁有常規磁性材料所不具備的優越性能，是當今世界材料領域的研究熱點，是具有廣泛應用前景的一類新型功能材料。但是，由于納米磁性材料表面的活性以及顆粒彼此之間的吸引力，使得磁性顆粒之間極易發生團聚。根據文獻報道，常見的磁性材料有Fe、Co、Ni等金屬納米粒子，Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、α-Fe₂O₃、Mn₃O₄、MnO等金屬氧化物納米粒子，CoFe₂O₄、MnFe₂O₄等鐵氧體納米粒子以及金屬合金納米粒子。綜合考慮納米粒子的原料來源、穩定性、磁性能、制備過程的復雜性以及在生物體內的毒副作用，Fe₃O₄的制備方法及應用尤其受到重視。

磁流體是近40年來才發展起來的一種液態磁性材料，是納米磁性材料的一個重要領域，是由磁性超微粒子經表面活性劑包裹，高度分散在載液(極性溶劑或非極性溶劑)中而形成穩定的膠體溶液。納米磁流體既具有固體的磁性，又具有液體的流動性，在外磁場的作用下可以定向移動，有其他常規和高技術材料都不具有的優異性能，是一種新型的功能材料，在航空航天、電子、化工、機械等領域具有廣闊的應用前景。

按照磁流體載液的不同類型，可以將磁流體主要分為水基型磁流體和油基型磁流體。油基型磁流體的載液是極性較弱的有機介質，如甲苯、硅油等。目前，油基型磁流體的制備方法大致可歸為兩種：一種是通過表面活性劑對合成的納米Fe₃O₄顆粒進行改性，再分散于有機介質中；另一種方法則是在制備納米Fe₃O₄顆粒的過程中加入表面活性劑，將產物離心洗滌，再分散于有機介質中。水基磁流體的載液是水，對環境友好，且成本低，易于產業應用。水基磁流體的制備通常也分為兩種：一種是借助于磁性顆粒表面的電荷而產生的排斥力來達到阻止磁性顆粒間團聚的目的；另一種則是利用表面活性劑改性法，實現磁性納米顆粒表面的雙層包覆，從而得到穩定的水基磁流體。

例如，中國專利公開號為CN 101136277A，名稱為“一種水基磁流體材料及其制備方法”，該專利首先采用化學共沉淀法制備納米Fe₃O₄顆粒，然后通過蔗糖包覆對其實現改性，制備水基磁流體，但是該方法采用合成后再改性，且改性時間較長，操作流程復雜，不利于進一步擴大生產。