[发明专利]一种磁流体的制备方法及其制备的磁流体

说明书

本发明公开了一种磁流体的制备方法及其制备的磁流体，目的在于解决在加入油酸对磁性颗粒进行改性时，油酸过量，没有对磁性颗粒进行单层包覆后续处理的问题。该制备方法包括如下步骤：磁粉制备、磁粉单层包覆、磁体分散。本发明在磁性颗粒表面成功接枝疏水性表面活性基团，改变了磁性颗粒的表面活性，并对磁性颗粒进行了单层包覆处理，有效避免油酸过量的问题，具有较好的效果。同时，本发明提供一种含第二表面活性剂的磁流体，通过对组分的调整，有效避免了有毒有害物质的使用，绿色环保，适应性广，可用于多种磁流体基液的分散，应用前景好。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其是纳米材料表面改性及分散领域，具体为一种磁流体的制备方法及其制备的磁流体。

背景技术

磁流体，又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是20世纪60年代由美国航天局发明的一种新型功能材料，其主要由直径为纳米量级（10nm以下）的磁性纳米颗粒、基载液以及表面活性剂三部分组成。纳米粒子与基载液通过界面活性剂形成一体，即使在重力场、电场、磁场作用下也能长期稳定存在，不产生沉淀与分离；因此，其被广泛应用于化工、生物和临床医学等多个领域。

磁性颗粒表面吸附的表面活性剂包括两种吸附机理：一是化学吸附，此为稳定吸附；二是物理吸附，该吸附层不能稳定存在，在环境较为严苛的工况下，导致磁流体分离不能稳定存在，直接影响工业部件的稳定性。

George等人（U.S.3843540）利用共沉淀合成磁性纳米颗粒，经表面改性制备了磁流体，操作简明，时间上也大大缩短，较传统的研磨法(专利U.S.3215572和U.S.148206)简易、节能，利于工业应用。然而，他们在制备磁流体过程中存在一些不足：1）在加入油酸对磁性颗粒进行改性时，油酸过量，但没有对磁性颗粒进行单层包覆的后续处理；2）磁流体制备好之后，由于处理不当，使得磁流体无法长期稳定。

国内，李德才教授的《磁性液体理论及应用》著述中，煤油基磁流体的制备过程得到一些改善，但同样也没有提到除去磁性颗粒表面物理吸附层，即没有进行单层包覆处理。李德才的学生吕健强曾在他的硕士论文《纳米磁性液体制备及性能研究》中，提及怎样解决表面活性剂适量加入的问题，但并没有给出实际的表征和结果，文中提到的适量也只是根据实验效果来定，操作繁琐且无单层包覆的实际效果说明。

而对于基液黏度稍高的磁流体的制备，比如说二酯基磁流体、全损耗系统用油基系列磁流体或是更高粘度的泵油基磁流体，则需要添加第二表面活性剂，第二种表面活性剂直接影响颗粒的分散性及磁流体的其他性能。对于第二表面活性剂的使用，也出现了多种不同的选择，例如壬基酚聚氧乙烯醚（US4956113）、胺类表面活性剂等，这些表面活性剂对人体有接触性伤害，并且极少量即可致水体严重污染。

为此，迫切需要一种新的方法或产品，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对在加入油酸对磁性颗粒进行改性时，油酸过量，没有对磁性颗粒进行单层包覆后续处理的问题，提供一种磁流体的制备方法及其制备的磁流体。本发明在磁性颗粒表面成功接枝疏水性表面活性基团，改变了磁性颗粒的表面活性，并对磁性颗粒进行了单层包覆处理，有效避免油酸过量的问题，具有较好的效果。同时，本发明提供一种含第二表面活性剂的磁流体，通过对组分的调整，有效避免了有毒有害物质的使用，绿色环保，适应性广，可用于多种磁流体基液的分散，应用前景好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁流体的制备方法，包括如下步骤：

（1）磁粉制备

将Fe³⁺与Fe²⁺按摩尔比1:1.5~2配成溶液，并向其中加入浓氨水，直至黑色沉淀完全生成为止，得到第一黑色沉淀溶液；

（2）磁粉单层包覆