Fe2+的含量對烴基磁性流體粘度的影響

遲佳龍，布和巴特爾，黃波

Fe2+的含量對烴基磁性流體粘度的影響

遲佳龍，布和巴特爾，黃波

（黑龍江省化工研究院磁流體工程中心，黑龍江哈爾濱150078）

烴基磁性流體主要應用在揚聲器上，粘度是它的最重要的技術(shù)指標，可直接影響揚聲器的性能。本文簡述了用共沉淀的方法的制備納米Fe3O4磁粉，用不同比例的Fe2+和Fe3+制備出的納米Fe3O4磁粉制備烴基磁性流體，并對其粘度進行分析。

磁性流體；烴；粘度

磁性流體是早在上個世紀60年代由美國的航天航空局發(fā)明的一種液體磁性材料，應用于宇宙工作服運動部位的密封和液體燃料的運輸[1]。磁性流體是由磁粉、載液、表面活性劑、其它添加劑等組成。將納米級磁粉在表面活性劑的作用下均勻分散在載液中，再通過加入其它添加劑對其進行改性得到的。

磁性流體中的磁粉可以是Fe3O4、Fe3N、COFe2O4，目前，應用最廣的是Fe3O4。載液可以是水、礦物油、植物油、合成油（單酯、雙酯、多元醇酯、聚酯）、合成烴（聚烯烴、直鏈烴)、聚醚（聚氟醚、聚苯醚、聚丙醚）等。磁粉的制備方法有共沉淀法、溶膠凝膠法、球磨法等，目前應用最多的是共沉淀法。

烴基磁性流體是世界上應用量較大的一種磁性流體，它主要應用在各種型號的揚聲器上，粘度是其最重要的技術(shù)指標，直接決定的揚聲器的好壞。本文采用共沉淀法制備納米Fe3O4，并著重介紹Fe2+和Fe3+摩爾質(zhì)量比例對烴基磁性流體的粘度影響。

1 烴基磁性流體的制備

1.1 儀器及試劑

JBD50-D增力型攪拌器（金壇實驗儀器廠）；2000W加熱套（天津泰斯特儀器有限公司）；JDN-1旋轉(zhuǎn)粘度計（上海精誠儀器廠）。

合成烴（PAO7、PAO25、PAO40）、FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、NH3·H2O、油酸、表面活性劑、分散劑、抗氧劑以上試劑均為分析純。

1.2 Fe3O4磁粉的制備[2]

（1）Fe2+和Fe3+按摩爾比為5∶0、分別稱取50gFeCl3·6H2O（A.R.），用100mL蒸餾水溶解，稱取20g FeCl2·4H2O（A.R.），用50mL蒸餾水溶解，將上述兩種溶液在250mL的燒杯中混合。

（2）500mL燒杯中加入100mL NH3·H2O，在快速攪拌的同時迅速倒入上述混合溶液。

（3）攪拌10min后升溫到90℃，同時加入5mL油酸。攪拌40min后調(diào)節(jié)pH值調(diào)到8。

（4）分離出Fe3O4磁粉，并用蒸餾水清洗5次，再用甲醇清洗。烘干備用。

（5）分別按照摩爾比5.2∶10、5.4∶10、5.6∶10、5.8∶10、6∶10稱取Fe2+和Fe3+，按照以上步驟制備出不同比例的納米Fe3O4磁粉。

1.3 磁性流體的制備

（1）稱取25gFe3O4磁粉，加入裝有100mL環(huán)己烷的燒杯中，80℃攪拌5min后放在強磁鐵上10min，將上層液體移入另外一個燒杯中待用。

（2）分別稱取5g胺類表面活性劑和3g酚類分散劑用環(huán)己烷80℃攪拌溶解。

（3）將上述兩種溶液混合并加熱快速攪拌均勻。將30g合成烴載液加入混合液中快速加熱攪拌。

（4）加入5%的抗氧劑攪拌10min。用離心機將未分散的顆粒分離掉。過濾得到穩(wěn)定烴基磁性流體。

2 烴基磁性流體的粘度性能分析

不同F(xiàn)e2+和Fe3+比例的納米Fe3O4磁粉，得到不同的烴基磁性流體。經(jīng)過粘度計測定，得到如下數(shù)據(jù)：

表1 載液為PAO7Tab.1Contains liquid is PAO7

圖1 載液為PAO7的粘溫曲線Fig.1Viscosity-temperature curve of carrier fluid is PAO7

表2 載液為PAO25Tab.2Contain liquid is PAO25

圖2 載液為PAO25的粘溫曲線Fig.2Viscosity-temperature curve of carrier fluid is PAO25

表3 載液為PAO40Tab.3Contain liquid is PAO40

圖3 載液為PAO40的粘溫曲線Fig.3Viscosity-temperature curve of carrier fluid is PAO40

由3組圖表可見，通過摩爾比5∶10、5.2∶10、5.4∶10、5.6∶10、5.8∶10、6∶10 Fe2+和Fe3+制備出的納米Fe3O4磁粉，在制備成不同烴基磁性流體后，它的粘度都是由大變小，再由小變大。顏色是由棕變黑在變棕黑。這是因為在制備納米Fe3O4磁粉時，F(xiàn)e2+極不穩(wěn)定，有一部分會氧化為Fe3+，這就造成了Fe2+和Fe3+比例不平衡，不能達到1:2的最佳比例比例狀態(tài)。從而產(chǎn)生更多的Fe2O3。由于Fe3O4比Fe2O3摩爾質(zhì)量大，所以在制備烴基磁性流體時稱取磁粉時，F(xiàn)e2O3含量多的磁粉摩爾量多，粘度大，顏色發(fā)棕色。

3 結(jié)論

通過以上實驗可以看出，納米Fe3O4磁粉的含量直接決定烴基磁性流體的粘度，而Fe2+和Fe3+比例是決定納米Fe3O4磁粉純度的關(guān)鍵，純度高的磁粉制備出的磁性流體粘度越小，磁性流體中的納米Fe3O4磁粉摩爾質(zhì)量百分比也越大。所以調(diào)整好Fe2+和Fe3+比例就能夠制備出高質(zhì)量的烴基磁性流體。

［1］V.Bashtovoy,B.M.Berkovsky.Magnetic Fluid and Application Handbook［M］.NewYork:HemispherePublishingCorporation,1996.

［2］Borduz,Lucian Tsuda,Shiro Hirota,et al.Ferrofluid composition and process［P］.US：6,277,298，2001-08-21.

Effect of Fe2+content on viscosity of hydrocarbon magnetic fluid

CHI Jia-long,BUHE Butter,HUANG Bo
（Center of Magnetic Fluid Engineering,Heilongjiang Institute of Chemical Engineering,Harbin 150078,China）

Hydrocarbon Magnetic fluids are used in the magnetic speaker,the viscosity is the most important technical indicators,it can directly affect the performance of the speaker.This paper describes the co-precipitation method for preparing nanometer Fe3O4magnetic,with different proportions of Fe2+and Fe3+nano prepared Fe3O4magnetic fluid The hydrocarbon powder was prepared and its viscosity was analyzed.

magnetic fluid；hydrocarbon；viscosity

TM271

A

1002-1124（2014）04-0065-04

2013-12-25

遲佳龍（1981-），男，工程師，2004年畢業(yè)于黑龍江大學，現(xiàn)從事磁流體方面的研究工作。