[發明專利]一種硅油基磁性液體及其制備方法

有效

• 申請號: 202210089657.4
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114512290B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李德才;聶世琳
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01F1/44
• 分類號: H01F1/44;H01F41/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 辛誠

本發明公開了一種硅油基磁性液體，包括：納米磁性顆粒、基載液、表面活性劑、硅油和硅油乳化劑。其中，所述硅油乳化劑包括烷基改性硅油/硅氧烷、聚醚改性硅油/硅氧烷中的至少一種。所述磁性液體中，所述硅油和硅油乳化劑的質量含量為40?60％，所述硅油和所述乳化劑的摩爾比為(1?5):1。本發明的硅油基磁性液體，具有顆粒分布均勻、不團聚、不沉降、流動性好的優異性能，能夠在低溫下長期穩定工作。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種硅油基磁性液體，特別地，還涉及該硅油基磁性液體的制備方法。

背景技術

磁性液體是一種新型的智能材料，廣泛應用于航空航天、電子技術、機械化工、能源冶金、儀器儀表、生物醫藥等眾多高科技領域。通常，磁性液體是由納米級磁性顆粒高度分散在基載液(通常是有機溶劑或水)中構成的膠體液體，基載液與納米磁性顆粒的相互作用使得磁性液體既有液體的流動性也有固體的磁學性能。一般來說每一個納米顆粒表面都需要由包覆的表面活性劑提供足夠的排斥力，以防止磁性顆粒在重力、顆粒間磁力或范德華力作用下團聚在一起。

在現有的磁性液體制備技術中，酯及二酯油、煤油、機油和水等物質已經常被用來作為磁性液體的基載液，但是這些常規基液通常存在隨溫度變化出現相對較大的粘度變化，無法滿足一些復雜工業環境的需求。因此，需要對其進行改進。

發明內容

本發明是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識做出的：硅油，指的是在室溫下保持液體狀態的線型聚硅氧烷，其粘度變化相對較小，具有較寬的操作溫度范圍，而且它們的凝固點較低，在高溫下揮發性也較低，是一種優異的候選基載液，可用于制備各種不適合使用常規基載液環境的磁性液體。

然而，由于適用于硅油的表面活性劑體系非常難以實現，因此目前還未制備得到長期穩定的硅油基磁性液體。相關技術中，US4356098公開了一種硅油基磁性液體的制備方法，其使用單一的硅油系表面活性劑。但是，單一的硅油系表面活性劑在磁性顆粒表面上的附著力很差。并且，還會和載體趨于聚合并凝結，從而使其失去流體性質。US5851416公開的硅油基磁性液體的制備方法中，使用脂肪酸和具有活性氫基團改性的聚硅氧烷的相互作用提高磁性顆粒在硅油基載液中的分散性。但是，兩種表面活性劑之間相互作用比較弱，很容易受環境影響而發生脫附，磁性液體的使用壽命會受到影響，而且雙層包覆也使得磁性顆粒的磁學性能降低很多，影響使用效果。

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的實施例提出一種硅油基磁性液體，具有顆粒分布均勻、不團聚、不沉降、流動性好的優異性能，能夠在低溫下長期穩定工作。

本發明實施例的硅油基磁性液體，包括：納米磁性顆粒、基載液、表面活性劑、硅油和硅油乳化劑。

本發明實施例的硅油基磁性液體帶來的優點和技術效果，1、本發明實施例中，加入了硅油乳化劑，使磁性液體不僅具備常規硅油的化學惰性、熱穩定性、抗氧化性和低蒸氣壓和燃點等優點，還可以在較寬的溫度范圍內正常工作，可以在低溫下穩定工作，具備顆粒分布均勻、不團聚、不沉降、流動性好的優異性能；2、本發明實施例的磁性液體，制備方法簡單，效率高，磁飽和強度大，并同時具備極佳的磁學性能和穩定性能，同時對設備要求較低，易實現在各個領域中的應用。

在一些實施例中，所述硅油乳化劑包括烷基改性硅油/硅氧烷、聚醚改性硅油/硅氧烷中的至少一種。

在一些實施例中，所述硅油乳化劑選自長鏈烷基改性硅油、支鏈聚烯烴改性硅油、α,ω-聚醚型聚硅氧烷、梳型聚醚-聚硅氧烷、支鏈型硅氧烷改性硅油、烷基聚醚改性硅油中的至少一種。

在一些實施例中，所述磁性液體中，所述硅油和硅油乳化劑的質量含量為40-60％，和/或，所述硅油和所述乳化劑的摩爾比為(1-5):1。