CN110828094A - 一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，它涉及磁性流体的制备方法。它是要解决现有的磁性流体的高磁场下抗磁沉降性低的技术问题。本方法：先制备粒径为5～15纳米的Fe₃O₄粉；再将其均匀地分散在环己烷中，加入抗氧剂和分散剂对它进行第一次表面修饰与包覆；接着采用双极性液相转移法将已进行表面修饰与包覆的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，再加入抗氧剂和分散剂对其进行二次表面修饰与包覆，然后将其与金属钝化剂及粘度调节剂加入到合成烃基础油中反应，得到磁性流体。该用磁性流体的饱和磁化强度为498～570GS，在室温1.0T磁场条件下的抗磁沉试验，720小时以上无分离现象。可用于真空密封、阻尼减震领域。

Description

一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法

技术领域

本发明涉及磁性流体的制备方法。

技术背景

磁性流体是一种有磁性、能流动的非牛顿流体功能材料，它是利用纳米粒子表面修饰及活化技术将纳米级的铁氧体颗粒均匀地分散在有机或无机液体中，形成均一稳定的非牛顿流体溶胶体体系。磁性流体不但具有表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和体积效应，还具有超顺磁性与高磁化率等特性。磁流体的研究与应用已从原来的化工材料领域拓展到医药、生化、微电子、自控、光学等多个领域，形成了多学科交叉合作、共同发展的局面，其新性质新性能还在不断被开拓。

目前在国际上防尘用密封装置和真空密封装置的市场不断增长。现今国外已有几千万台计算机的磁盘驱动器采用了纳米磁性流体防尘密封，以保证磁盘工作环境的超纯净状态。真空密封装置也已用于半导体制造设备上。另外，大规模集成电路、CVD装置、等离子体蚀刻以及真空蒸镀工艺等在必须保持高真空度的部位，都在使用纳米磁性流体密封。在制药和化学领域以及石油化工生产方面，都需要这种零泄漏、无污染的轴封装置。2008年起，我国成为世界最大的密封件生产基地，全世界57.4％密封件产品由我国生产。而磁性流体密封件的生产更是以每年15％速度增长。随着磁性流体密封件生产规模的不断加大，对磁性流体密封件的性能要求和寿命要求也不断提高。公开号为CN109686526A的中国专利《一种强磁场条件下稳定的磁性流体及其制备方法》公开了一种磁性流体的制备方法，该方法是先以钛酸偶联剂包覆磁粉，再将磁粉、载液和分散剂混合后进行超声分散，得到稳定磁性流体。该磁性流体的磁饱和强度为100～500GS，但是该磁性流体1.26T的强磁场条件不稳定，抗磁沉降性低，不适合在1.26T的强磁场条件下使用。

发明内容

本发明是要解决现有的磁性流体的抗磁沉降性低的技术问题，而提供一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法。

本发明的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为5～20纳米的Fe₃O₄磁粉：

二、称取纳米Fe₃O₄粉、第一抗氧剂、第一分散剂、第二抗氧剂、第二分散剂、金属钝化剂、粘度调节剂和合成烃基础油；

其中第一抗氧剂为石油磺酸钡、十二烯基丁二酸、4,4'-二辛基二苯胺、十二烯基丁二酸、二异辛基二硫代磷酸锌或高碱硫化烷基酚钙；

第一分散剂为：聚异丁烯单丁二酰亚胺、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、二苯基对异辛基磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、无灰分聚异丁烯基丁二亚酰胺或烯基丁二酸酯；

第二抗氧剂为：辛基二苯胺、β-巯基丙酸、β-巯基丙酸、三甲基十六烷基溴化铵、烷基化二苯胺或辛基苯基α奈胺；

第二分散剂为：聚乙烯基正丁基醚、硼化丁二酰亚胺、直链烷基苯磺酸钠(LAS90)、二烷基二硫代氨基甲酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚或高分子量聚异丁烯多丁二酰亚胺；

三、按纳米Fe₃O₄粉的质量百分浓度为50％～55％将纳米Fe₃O₄粉加入到环己烷中，在4000～4500rpm的高速搅拌条件下升温至65～～80℃，加入第一分散剂与第一抗氧剂，在65～～80℃条件下搅拌10～20分钟，磁沉10～15分钟，再用200～400目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000～6500rpm的高速搅拌条件下加入庚烷，升温至80～81℃并持续搅拌2～4小时蒸发去除环己烷，得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入第二分散剂和第二抗氧剂，升温至100～120℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1～2小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将合成烃基础油加入到容器中，升温至80～100℃，在转速5000～6500rpm的高速搅拌条件下加入金属钝化剂与粘度调节剂，持续搅拌30～50分钟后将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至150～165℃，在转速5000～6500rpm的高速搅拌条件下反应2～4小时，降温至100℃后将容器放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本发明先制备粒径达到5～20纳米的Fe₃O₄，并使纳米Fe₃O₄的晶格结构趋于完整，从而提高了纳米Fe₃O₄的比饱和磁化强度，使之达到原有纳米Fe₃O₄比饱和磁化强度的132％，从而降低了纳米Fe₃O₄在磁性流体体系中的固含量，降低了纳米Fe₃O₄之间由于布朗运动而引起的相互作用。再将纳米Fe₃O₄用分散剂与抗氧剂进行表面修饰与化学键耦合，使纳米Fe₃O₄表面被抗氧剂充分包覆，从而使得纳米Fe₃O₄与载液完全隔离，降低了金属氧化物对载液分子结构的破坏。通过二次表面包覆，增强了纳米Fe₃O₄的亲油性和分子间作用力，解决了纳米Fe₃O₄与短链烯烃的亲和问题，使两者之间形成了更为牢固的化学键结合体系，实现了溶胶体体系在强磁场条件下性能与结构稳定。该发明不但降低了产品的成本，而且还解决了磁性流体的高磁饱和强度与强磁场条件下产品的抗磁沉降性的问题。本发明的磁性流体的饱和磁化强度B为498～570GS，在室温的1.26T磁场条件下进行抗磁沉试验，720小时无分离现象，同时以合成烃基础油为载液，提高了产品的耐热性。本发明制备过程简单、易于实现产业化。

本发明采用纳米铁氧体软磁性材料作为磁性工作介质，通过提高表面活性与功能包覆技术，在增强纳米铁氧体软磁性材料表面活化能的同时，提高纳米铁氧体软磁性材料的范德华力和分子间作用力，进而消除重力及磁场对纳米铁氧体软磁性材料产生的作用力，形成强磁场条件下稳定的溶胶体体系，并且具有高磁饱和强度。利用磁性流体独特的磁膜密封性、无固体磨擦、高导热性、超长稳定性、可自动进行记忆修复，以及全方位密封性等优异特性实现密封件的高真空度密封；高可靠性、高传输效率、高传递速度运行；自我记忆修复性；无方向性密封及低能耗工作。提高密封件的整体适应性与应用范围。本发明的磁性流体是能够广泛应用于真空密封、阻尼减震的磁性流体，该磁性流体能够在强磁场条件下仍旧有良好的稳定性以及高磁饱和强度，使密封件和减震器寿命延长的同时保障性能的稳定性及使密封件达到对介质高真空度密封。

附图说明

图1是实施例1经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图；

图2是实施例1经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图；

图3是实施例1制备的磁性流体的比磁饱和强度曲线图；

图4是实施例1制备的磁性流体的抗磁沉降实验照片；

图5是实施例2经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图；

图6是实施例2经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图；

图7是实施例2制备的磁性流体的比磁饱和强度曲线图；

图8是实施例2制备的磁性流体的抗磁沉降实验照片；

图9是实施例3经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图；

图10是实施例3经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图；

图11是实施例3制备的磁性流体的比磁饱和强度曲线图；

图12是实施例3制备的磁性流体的抗磁沉降实验照片；

图13是实施例4经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图；

图14是实施例4经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图；

图15是实施例4制备的磁性流体的比磁饱和强度曲线图；

图16是实施例4制备的磁性流体的抗磁沉降实验照片；

图17是实施例5经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图；

图18是实施例5经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图；

图19是实施例5制备的磁性流体的比磁饱和强度曲线图；

图20是实施例5制备的磁性流体的抗磁沉降实验照片；

图21是实施例6经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图；

图22是实施例6经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图；

图23是实施例6制备的磁性流体的比磁饱和强度曲线图；

图24是实施例6制备的磁性流体的抗磁沉降实验照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为5～20纳米的Fe₃O₄磁粉：

二、称取纳米Fe₃O₄粉、第一抗氧剂、第一分散剂、第二抗氧剂、第二分散剂、金属钝化剂、粘度调节剂和合成烃基础油；

其中第一抗氧剂为石油磺酸钡、十二烯基丁二酸、4,4'-二辛基二苯胺、十二烯基丁二酸、二异辛基二硫代磷酸锌或高碱硫化烷基酚钙；

第一分散剂为：聚异丁烯单丁二酰亚胺、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、二苯基对异辛基磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、无灰分聚异丁烯基丁二亚酰胺或烯基丁二酸酯；

第二抗氧剂为：辛基二苯胺、β-巯基丙酸、β-巯基丙酸、三甲基十六烷基溴化铵、烷基化二苯胺或辛基苯基α奈胺；

第二分散剂为：聚乙烯基正丁基醚、硼化丁二酰亚胺、直链烷基苯磺酸钠(LAS90)、二烷基二硫代氨基甲酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚或高分子量聚异丁烯多丁二酰亚胺；

三、按纳米Fe₃O₄粉的质量百分浓度为50％～55％将纳米Fe₃O₄粉加入到环己烷中，在4000～4500rpm的高速搅拌条件下升温至65～～80℃，加入第一分散剂与第一抗氧剂，在65～～80℃条件下搅拌10～20分钟，磁沉10～15分钟，再用200～400目的滤布过滤，滤掉大颗粒磁粉与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000～6500rpm的高速搅拌条件下加入庚烷，升温至70～85℃并持续搅拌2～4小时蒸发去除环己烷，得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入第二分散剂和第二抗氧剂，升温至100～120℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1～2小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将合成烃基础油加入到容器中，升温至80～100℃，在转速5000～6500rpm的高速搅拌条件下加入金属钝化剂与粘度调节剂，持续搅拌30～50分钟后将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至150～165℃，在转速5000～6500rpm的高速搅拌条件下反应2～4小时，降温至100℃后将容器放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施方式的磁性流体具有瞬态磁变响应、高磁饱和强度和强磁场条件下的体系稳定，并具有优良低挥发率的制备方法。本发明的特点是利用无机溶剂热法对纳米Fe₃O₄的粒径与晶格结构进行人工干预提高磁粉的比饱和磁化强度，利用活性抗氧剂与表面活性剂协同对纳米Fe₃O₄表面进行活化、改性与修饰，在纳米Fe₃O₄表面形成一层有油相亲和基团与抗氧保护层紧密包覆的核壳体结构，解决了纳米Fe₃O₄的介入所导致的载液高温断链现象，提高了耐热性。再利用双极性液相转移技术将纳米Fe₃O₄从低分子链载液迁移到高分子链载液中，并对纳米Fe₃O₄的二次表面修饰，增强其与惰性油相载液的亲和性能，提高其分子间作用斥力，从而形成稳定的溶胶体体系。在保证高磁饱和强度这一性能的同时降低磁性流体固含量和抵消外加强磁场对纳米Fe₃O₄所产生的磁场应力，提高磁性流体体系的整体稳定性。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中粒径为5～20纳米的Fe₃O₄磁粉的制备方法如下：

(1)向质量百分浓度为25％～30％的NaOH水溶液中通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛，在搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至60～85℃，滴加表面活性剂，表面活性剂滴加完毕后，在80～85℃的条件下搅拌反应20～40分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到悬浮液；

其中FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液中FeCl₂与FeCl₃的质量比是1：(1.5～2.5)；

FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液中，FeCl₂的质量百分浓度为50％～60％；

表面活性剂的加入量是按FeCl₂、FeCl₃的总质量的5％～15％加入的；

(2)将悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为120～150℃的烘箱中保温4～6小时，反应完成后将产物依次用去离子水和乙醇清洗，过滤后干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的粒径为5～20纳米。

其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤(1)中所述的表面活性剂为油酸、(Z)-9-十八烯酸钠、乙氧基化烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠(DBSA)、直链四聚丙烯基苯磺酸钠和亚甲基二萘磺酸钡中的一种或几种的组合；其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中所述的金属钝化剂为：N-环己基-N-苯基对苯二胺、三甲基十六烷基溴化铵、正12烷基噻唑硫醇、2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、甲基苯三唑衍生物或2,6-,二叔丁基-α二甲氨基对甲酚；其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中所述的粘度调节剂为：聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、氢化苯乙烯双烯共聚物、三羟甲基丙烷油酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚异丁烯；其他与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中所述的表面活性剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～3％；其他与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中所述的第一抗氧剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～3％；其他与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中所述的第一分散剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～2.5％；其他与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤二中所述的第二抗氧剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～3％；其他与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤二中所述的第一分散剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～2.5％；其他与具体实施方式一至九之一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是步骤二中所述的金属钝化剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～2％；其他与具体实施方式一至十之一相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是步骤二中所述的粘度调节剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的0.5％～1.5％；其他与具体实施方式一至十一之一相同。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是步骤四中庚烷的质量与步骤三中环己烷的质量比为(1～1.5):1；其他与具体实施方式一至十二之一相同。

用下面的实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为7～15纳米的Fe₃O₄磁粉：

(1)称取50.0gNaOH加入到体积为500mL的三颈瓶中，再用200mL的去离子水溶解，通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛；称取42.0g FeCl₂和80.0g FeCl₃分别用去100mL的离子水溶解后立刻混合；在200转/min的搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至80℃，用分液漏斗滴加14.5g油酸，油酸滴加完毕后，在80℃的条件下搅拌反应20分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到黑色悬浮液；

(2)将黑色悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为150℃的烘箱中保温4小时，反应完成后将产物先用去离子水洗3次，再用乙醇洗3次，减压过滤过滤后真空干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的粒径为7～15纳米；

二、称取42.0g纳米Fe₃O₄粉、2.0g第一抗氧剂石油磺酸钡、1.5g第一分散剂聚异丁烯单丁二酰亚胺、1.5g第二抗氧剂辛基二苯胺、1.5g第二分散剂聚乙烯基正丁基醚、1.0g金属钝化剂N-环己基-N-苯基对苯二胺、1.5g粘度调节剂聚甲基丙烯酸酯和50.0g合成烃基础油；

三、将55.0g纳米Fe₃O₄粉加入到装有100g环己烷的容积为500mL的三颈瓶中，在4000rpm的高速搅拌条件下升温至70℃，加入石油磺酸钡与聚异丁烯单丁二酰亚胺，在70℃条件下搅拌10分钟，磁沉10分钟，再用200目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000rpm的高速搅拌条件下加入150g庚烷，升温至80℃并持续搅拌2小时，利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；蒸发去除环己烷后，得到得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入1.5g第二分散剂聚乙烯基正丁基醚和1.5g第二抗氧剂辛基二苯胺，升温至100℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1.5小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将50.0g合成烃基础油加入到500ml烧杯中，升温至100℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下加入1.0g金属钝化剂N-环己基-N-苯基对苯二胺与1.5g粘度调节剂聚甲基丙烯酸酯，持续搅拌30分钟后将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至155℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下反应2小时，降温至100℃后，将烧杯放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图如图1所示，从图1可以看出，Fe₃O₄纳米粒子的的晶格完整，晶体纯度高。

经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图如图2所示，从图2可以看出，Fe₃O₄磁粉的粒径在7～15nm范围内不规则分布，其中粒径为9～10nm的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的32.7％，8～9nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的11.3％，10～11nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的22.3％。

本实施例得的磁性流体为棕黑色，其比磁饱和强度曲线图如图3所示，从图3可以看出，本实施例制备的磁性流体的δ＝34.538emu/g；该磁性流体的密度ρ＝1.148cm³/g，可以计算出，本实施例制备的磁性流体的饱和磁化强度B＝4×3.14×ρ×δ＝4×3.14×1.148×34.538＝498GS。图3右下角的小图表示在磁性流体在使用振动样品磁强计测定比饱和磁化强度时，低外加磁化测试条件下磁性流体的比饱和磁化强度也呈线性，其曲线斜率表示磁性流体在外加磁场条件下所产生感应磁场的速度，斜率越大则说明磁性流体的液、固状态转换时间越短，磁性流体的磁学性能越好。同时通过右下角小图还能更清楚地显示磁性流体比饱和磁化曲线通过0点，这就表明该磁性流体具有超顺磁性，可实现毫秒级的液、固状态的转换。

对本实施例得的磁性流体进行抗磁沉降实验，具体的步骤是：将磁性流体利用滴液管在1.0T磁场强度的圆形钕铁硼永磁体边缘处滴加5滴，使磁性流体在圆形钕铁硼永磁体边缘形成一个完整的圆环状磁液带，然后将其放入玻璃干燥器中进行实时观察，每隔24小时观察一次，600小时后每个12小时观察一次。直至磁性流体与钕铁硼永磁体结合边缘处出现淡黄色透明液体，表明磁性流体在外加磁场作用下发生磁液分离，抗磁沉降性能达到极限，测试实验结束，记录所用时间。本实施例得的磁性流体在120小时、360小时和720小时的照片如图4所示。结果表明，本实施例得的磁性流体在室温条件下，1.26T磁场中720小时无分离现象。

实施例2：本实施例的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为8～16纳米的Fe₃O₄磁粉：

(1)称取54.0gNaOH加入到体积为500mL的三颈瓶中，再用200mL的去离子水溶解，通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛；称取45.0FeCl₂和90.0g FeCl₃分别用去100mL的离子水溶解后立刻混合；在200转/min的搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至80℃，用分液漏斗滴加15g表面活性剂9-十八烯酸钠，9-十八烯酸钠滴加完毕后，在80℃的条件下搅拌反应20分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到黑色悬浮液；

(2)将黑色悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为150℃的烘箱中保温4小时，反应完成后将产物先用去离子水洗3次，再用乙醇洗3次，减压过滤过滤后真空干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的平均粒径为8～16纳米；

二、称取55.0g纳米Fe₃O₄粉、1.0g第一抗氧剂十二烯基丁二酸、1.0g第一分散剂壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、1.0g第二抗氧剂β-巯基丙酸、1.5g第二分散剂硼化丁二酰亚胺、1.0g金属钝化剂三甲基十六烷基溴化铵；0.5g粘度调节剂聚异丁烯和50.0g合成烃基础油；

三、将55.0g纳米Fe₃O₄粉加入到装有100g环己烷的容积为500mL的三颈瓶中，在4000rpm的高速搅拌条件下升温至70℃，加入1.0g十二烯基丁二酸与1.0g壬(辛)基酚聚氧乙烯醚，在70℃条件下搅拌10分钟，磁沉10分钟，再用200目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000rpm的高速搅拌条件下加入130g庚烷，升温至80℃并持续搅拌2小时，利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；蒸发去除环己烷后，得到得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入1.0gβ-巯基丙酸与1.5g硼化丁二酰亚胺，升温至100℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1.2小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将50.0g合成烃基础油加入到500ml烧杯中，升温至100℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下加入1.0g金属钝化剂三甲基十六烷基溴化铵与0.5g粘度调节剂聚异丁烯，持续搅拌30分钟后将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至165℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下反应3小时，降温至100℃后，将烧杯放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图如图5所示，从图5可以看出，Fe₃O₄纳米粒子的的晶格完整，晶体纯度高。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粉粒径分布图如图6所示，从图6可以看出，Fe₃O₄磁粉的粒径在8～16nm范围内不规则分布。其中粒径为11nm左右的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的28.4％，9～10nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的17.2％，11～12nm左右粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的12.1％。

本实施例得的磁性流体为棕黑色，其比磁饱和强度曲线图如图7所示，从图7可以看出，本实施例制备的磁性流体的δ＝35.578emu/g；该磁性流体的密度ρ＝1.148cm³/g，可以计算出，本实施例制备的磁性流体的饱和磁化强度B＝4×3.14×ρ×δ＝4×3.14×1.148×35.578＝513GS。

利用与实施例1相同的方法测试本实施例得到的磁性流体的抗磁沉降性能，本实施例得的磁性流体在120小时、360小时和720小时的照片如图8所示。结果表明，本实施例得的磁性流体在室温条件下，1.26T磁场中720小时无分离现象。

实施例3：本实施例的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为8～15纳米的Fe₃O₄磁粉：

(1)称取60.0gNaOH加入到体积为500mL的三颈瓶中，再用200mL的去离子水溶解，通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛；称取50.0FeCl₂和100.0g FeCl₃分别用去100mL的离子水溶解后立刻混合；在200转/min的搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至80℃，用分液漏斗滴加15g表面活性剂乙氧基化烷基脂肪醇聚氧乙烯醚，滴加完毕后，在80℃的条件下搅拌反应20分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到黑色悬浮液；

(2)将黑色悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为150℃的烘箱中保温4小时，反应完成后将产物先用去离子水洗3次，再用乙醇洗3次，减压过滤过滤后真空干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的粒径为8～15纳米；

二、称取55.0g纳米Fe₃O₄粉、1.0g第一分散剂二苯基对异辛基磷酸酯、1.0g第一抗氧剂4,4'-二辛基二苯胺、1.0g第二分散剂直链烷基苯磺酸钠(LAS90)、1.0g第二抗氧剂β-巯基丙酸、1.0g金属钝化剂正12烷基噻唑硫醇、1.0g粘度调节剂氢化苯乙烯双烯共聚物和45.0g合成烃基础油；

三、将55.0g纳米Fe₃O₄粉加入到装有100g环己烷的容积为500mL的三颈瓶中，在4000rpm的高速搅拌条件下升温至73℃，加入1.0g第一抗氧剂4,4'-二辛基二苯胺与1.0g第一分散剂二苯基对异辛基磷酸酯，在73℃条件下搅拌10分钟，磁沉10分钟，再用200目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000rpm的高速搅拌条件下加入135g庚烷，升温至80℃并持续搅拌2小时，利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；蒸发去除环己烷后，得到得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入1.0g第二分散剂直链烷基苯磺酸钠(LAS90)、1.0g第二抗氧剂β-巯基丙酸，升温至100℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1.2小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将45.0g合成烃基础油加入到500ml烧杯中，升温至100℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下加入1.0g金属钝化剂正12烷基噻唑硫醇、1.0g粘度调节剂氢化苯乙烯双烯共聚物，持续搅拌30分钟后，将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至162℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下反应3小时，降温至100℃后，将烧杯放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图如图9所示，从图9可以看出，Fe₃O₄纳米粒子的的晶格完整，晶体纯度高。

经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布图如图10所示，从图10可以看出，Fe₃O₄磁粉的粒径在8～15nm范围内不规则分布。其中粒径为8～9nm左右的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的11.3％，10～11nm左右的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的35.1％，9～10nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的19.8％，11～12nm左右粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的12.5％。

本实施例得的磁性流体为棕黑色，其比磁饱和强度曲线图如图11所示，从图11可以看出，本实施例制备的磁性流体的δ＝39.083emu/g；该磁性流体的密度ρ＝1.151cm³/g，可以计算出，本实施例制备的磁性流体的饱和磁化强度B＝4×3.14×ρ×δ＝4×3.14×1.151×39.083＝565GS。

利用与实施例1相同的方法测试本实施例得到的磁性流体的抗磁沉降性能，本实施例得的磁性流体在120小时、360小时和720小时的照片如图12所示。结果表明，本实施例得的磁性流体在室温条件下，1.26T磁场中720小时无分离现象。

实施例4：本实施例的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为8～16纳米的Fe₃O₄磁粉：

(1)称取55.0gNaOH加入到体积为500mL的三颈瓶中，再用200mL的去离子水溶解，通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛；称取50.0FeCl₂和95.0g FeCl₃分别用去100mL的离子水溶解后立刻混合；在300转/min的搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至85℃，将14.5g表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DBSA)分6次加入到三颈瓶中，加完后，在85℃的条件下搅拌反应20分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到黑色悬浮液；

(2)将黑色悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为150℃的烘箱中保温4小时，反应完成后将产物先用去离子水洗3次，再用乙醇洗3次，减压过滤过滤后真空干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的粒径为8～16纳米；

二、称取55.0g纳米Fe₃O₄粉、1.0g第一抗氧剂十二烯基丁二酸、2.0g第一分散剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、1.0g第二分散剂二烷基二硫代氨基甲酸酯、0.5g第二抗氧剂三甲基十六烷基溴化铵、0.5g金属钝化剂2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、1.0g粘度调节剂三羟甲基丙烷油酸酯和46.0g合成烃基础油；

三、将55.0g纳米Fe₃O₄粉加入到装有100g环己烷的容积为500mL的三颈瓶中，在4000rpm的高速搅拌条件下升温至73℃，加入1.0g第一抗氧剂十二烯基丁二酸与2.0g第一分散剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，在70℃条件下搅拌10分钟，磁沉10分钟，再用200目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000rpm的高速搅拌条件下加入125g庚烷，升温至80℃并持续搅拌2小时，利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；蒸发去除环己烷后，得到得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入0.5g第二抗氧剂三甲基十六烷基溴化铵与1.0g第二分散剂二烷基二硫代氨基甲酸酯，升温至100℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1.3小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将46.0g合成烃基础油加入到500ml烧杯中，升温至100℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下加入0.5g金属钝化剂2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑与1.0g粘度调节剂三羟甲基丙烷油酸酯，持续搅拌30分钟后，将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至162℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下反应3小时，降温至100℃后，将烧杯放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图如图13所示，从图13可以看出，Fe₃O₄纳米粒子的的晶格完整，晶体纯度高。

经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布如图14所示，从图14可以看出，Fe₃O₄磁粉的粒径在8～16nm范围内不规则分布。其中粒径为10nm左右的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的32.7％，8～9nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的17.5％，11～12nm左右粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的22.4％。

本实施例得的磁性流体为棕黑色，其比磁饱和强度曲线图如图15所示，从图15可以看出，本实施例制备的磁性流体的δ＝39.013emu/g；该磁性流体的密度ρ＝1.151cm³/g，可以计算出，本实施例制备的磁性流体的饱和磁化强度B＝4×3.14×ρ×δ＝4×3.14×1.151×39.013＝564GS。

利用与实施例1相同的方法测试本实施例得到的磁性流体的抗磁沉降性能，本实施例得的磁性流体在120小时、360小时和720小时的照片如图16所示。结果表明，本实施例得的磁性流体在室温条件下1.26T磁场条件下，720小时无分离现象。

实施例5：本实施例的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为9～15纳米的Fe₃O₄磁粉：

(1)称取66.0gNaOH加入到体积为500mL的三颈瓶中，再用200mL的去离子水溶解，通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛；称取53.0FeCl₂和100.0g FeCl₃分别用去100mL的离子水溶解后立刻混合；在300转/min的搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至85℃，将16.0g表面活性剂直链四聚丙烯基苯磺酸钠分6次加入到三颈瓶中，加完后，在85℃的条件下搅拌反应20分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到黑色悬浮液；

(2)将黑色悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为150℃的烘箱中保温4小时，反应完成后将产物先用去离子水洗3次，再用乙醇洗3次，减压过滤过滤后真空干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的平均粒径为9～15纳米；

二、称取55.0g纳米Fe₃O₄粉、2.5g第一分散剂无灰分聚异丁烯基丁二亚酰胺、1.0g第一抗氧剂二异辛基二硫代磷酸锌、1.0g第二分散剂壬基酚聚氧乙烯醚、1.5g第二抗氧剂烷基化二苯胺、0.5g金属钝化剂甲基苯三唑衍生物、1.5g粘度调节剂聚甲基丙烯酸酯和40.0g合成烃基础油；

三、将55.0g纳米Fe₃O₄粉加入到装有100g环己烷的容积为500mL的三颈瓶中，在4000rpm的高速搅拌条件下升温至73℃，加入1.0g第一抗氧剂二异辛基二硫代磷酸锌与2.5g第一分散剂无灰分聚异丁烯基丁二亚酰胺，在70℃条件下搅拌10分钟，磁沉10分钟，再用200目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000rpm的高速搅拌条件下加入135g庚烷，升温至80℃并持续搅拌2小时，利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；蒸发去除环己烷后，得到得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入1.0g第二分散剂壬基酚聚氧乙烯醚、1.5g第二抗氧剂烷基化二苯胺，升温至100℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1.3小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将40.0g合成烃基础油加入到500ml烧杯中，升温至100℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下加入0.5g金属钝化剂甲基苯三唑衍生物与1.5g粘度调节剂聚甲基丙烯酸酯，持续搅拌30分钟后，将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至158℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下反应2.4小时，降温至100℃后，将烧杯放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图如图17所示，从图17可以看出，，Fe₃O₄纳米粒子的的晶格完整，晶体纯度高。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布如图如图18所示，从图18可以看出，Fe₃O₄磁粉的粒径在9～15nm范围内不规则分布。其中粒径为10～11nm左右的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的28.7％，9～10nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的37.5％，12～13nm左右粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的20.2％。

本实施例得的磁性流体为棕黑色，其比磁饱和强度曲线图如图19所示，从图19可以看出，本实施例制备的磁性流体的δ＝42.606emu/g；该磁性流体的密度ρ＝1.153cm³/g，可以计算出，本实施例制备的磁性流体的饱和磁化强度B＝4×3.14×ρ×δ＝4×3.14×1.153×42.606＝617GS。

利用与实施例1相同的方法测试本实施例得到的磁性流体的抗磁沉降性能，本实施例得的磁性流体在120小时、360小时和720小时的照片如图20所示。结果表明，本实施例得的磁性流体在室温条件下，在1.26T磁场中720小时无分离现象。

实施例6：本实施例的强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，按以下步骤进行：

一、制备粒径为8～15纳米的Fe₃O₄磁粉：

(1)称取66.0gNaOH加入到体积为500mL的三颈瓶中，再用200mL的去离子水溶解，通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛；称取55.0FeCl₂和100.0g FeCl₃分别用去100mL的离子水溶解后立刻混合；在300转/min的搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至85℃，将16.0g表面活性剂亚甲基二萘磺酸钡分6次加入到三颈瓶中，加完后，在85℃的条件下搅拌反应20分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到黑色悬浮液；

(2)将黑色悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为150℃的烘箱中保温4小时，反应完成后将产物先用去离子水洗3次，再用乙醇洗3次，减压过滤过滤后真空干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的平均粒径为8～15纳米；

二、称取55.0g纳米Fe₃O₄粉、1.0g第一抗氧剂高碱硫化烷基酚钙、1.0g第一分散剂烯基丁二酸酯、2.0g第二分散剂高分子量聚异丁烯多丁二酰亚胺、1.5g第二抗氧剂辛基苯基α奈胺、1.0g金属钝化剂2,6-,二叔丁基-α二甲氨基对甲酚、0.5g粘度调节剂聚异丁烯和40g合成烃基础油；

三、将55.0g纳米Fe₃O₄粉加入到装有100g环己烷的容积为500mL的三颈瓶中，在4000rpm的高速搅拌条件下升温至73℃，加入1.0g第一抗氧剂高碱硫化烷基酚钙、1.0g第一分散剂烯基丁二酸酯，在70℃条件下搅拌10分钟，磁沉10分钟，再用200目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000rpm的高速搅拌条件下加入135g庚烷，升温至80℃并持续搅拌2小时，利用环己烷与庚烷的分子量、溶解度的差异将已进行表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄转移到庚烷中，由于环己烷沸点为80℃，而庚烷的沸点为98.42℃，利用两者的沸点差将环己烷直接高温挥发而达到去除的效果；蒸发去除环己烷后，得到得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入1.5g第二抗氧剂辛基苯基α奈胺和2.0g第二分散剂高分子量聚异丁烯多丁二酰亚胺，升温至100℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1.3小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将40.0g合成烃基础油加入到500ml烧杯中，升温至100℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下加入1.0g金属钝化剂2,6-,二叔丁基-α二甲氨基对甲酚与0.5g粘度调节剂聚异丁烯，持续搅拌30分钟后，将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至158℃，在转速5000rpm的高速搅拌条件下反应2.4小时，降温至100℃后，将烧杯放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

本实施例经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的XRD谱图如图21所示，从图21可以看出，，Fe₃O₄纳米粒子的的晶格完整，晶体纯度高。

经步骤一得到的纳米Fe₃O₄的粒径分布如图22所示，从图22可以看出，Fe₃O₄磁粉的粒径在8～15nm范围内不规则分布。其中粒径为12nm左右的Fe₃O₄磁粉总粉体比重的39.1％，10～11nm粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的31.4％，13～14nm左右粒径的Fe₃O₄磁粉占总比重的19.2％。

本实施例得的磁性流体为棕黑色，其比磁饱和强度曲线图如图23所示，从图23可以看出，本实施例制备的磁性流体的δ＝43.673emu/g；该磁性流体的密度ρ＝1.154cm³/g，可以计算出，本实施例制备的磁性流体的饱和磁化强度B＝4×3.14×ρ×δ＝4×3.14×1.154×43.673＝633GS。

利用与实施例1相同的方法测试本实施例得到的磁性流体的抗磁沉降性能，本实施例得的磁性流体在120小时、360小时和720小时的照片如图24所示。结果表明，本实施例得的磁性流体在室温条件下，1.26T磁场720小时无分离现象。

Claims (10)

1.一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、制备粒径为5～15纳米的Fe₃O₄磁粉：

二、称取纳米Fe₃O₄粉、第一抗氧剂、第一分散剂、第二抗氧剂、第二分散剂、金属钝化剂、粘度调节剂和合成烃基础油；

其中第一抗氧剂为石油磺酸钡、十二烯基丁二酸、4,4'-二辛基二苯胺、十二烯基丁二酸、二异辛基二硫代磷酸锌或高碱硫化烷基酚钙；

第一分散剂为：聚异丁烯单丁二酰亚胺、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、二苯基对异辛基磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、无灰分聚异丁烯基丁二亚酰胺或烯基丁二酸酯；

第二抗氧剂为：辛基二苯胺、β-巯基丙酸、β-巯基丙酸、三甲基十六烷基溴化铵、烷基化二苯胺或辛基苯基α奈胺；

第二分散剂为：聚乙烯基正丁基醚、硼化丁二酰亚胺、直链烷基苯磺酸钠、二烷基二硫代氨基甲酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚或高分子量聚异丁烯多丁二酰亚胺；

三、按纳米Fe₃O₄粉的质量百分浓度为50％～55％将纳米Fe₃O₄粉加入到环己烷中，在4000～4500rpm的高速搅拌条件下升温至65～～80℃，加入第一分散剂与第一抗氧剂，在65～～80℃条件下搅拌10～20分钟，磁沉10～15分钟，再用200～400目的滤布过滤，滤掉大颗粒与不溶物，得到表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液；

四、再将表面活化与修饰的纳米Fe₃O₄悬浮溶液加入带有循环冷凝系统的反应釜中，在转速为5000～6500rpm的高速搅拌条件下加入庚烷，升温至70～85℃并持续搅拌2～4小时蒸发去除环己烷，得到纳米Fe₃O₄的庚烷分散液；

五、向反应釜中的纳米Fe₃O₄的庚烷分散液中加入第二分散剂和第二抗氧剂，升温至100～120℃，同时开启循环水冷凝系统回流反应1～2小时，降至室温，得到经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液；

六、将合成烃基础油加入到容器中，升温至80～100℃，在转速5000～6500rpm的高速搅拌条件下加入金属钝化剂与粘度调节剂，持续搅拌30～50分钟后将经二次表面修饰的纳米Fe₃O₄磁粉-庚烷预分散液加入到合成烃基础油中，同时升温至150～165℃，在转速5000～6500rpm的高速搅拌条件下反应2～4小时，降温至100℃后将容器放在磁铁上放置至室温，得到强磁场条件下高抗磁沉降性磁性流体。

2.根据权利要求1所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤一中粒径为5～15纳米的Fe₃O₄磁粉的制备方法如下：

(1)向质量百分浓度为25％～30％的NaOH水溶液中通入氮气进行驱氧并持续通入氮气形成保护气氛，在搅拌条件下将FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液滴加到NaOH水溶液中，滴加完毕后，升温至60～85℃，滴加表面活性剂，表面活性剂滴加完毕后，在80～85℃的条件下搅拌反应20～40分钟，反应过程中持续通入氮气进行气氛保护，得到悬浮液；其中FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液中FeCl₂与FeCl₃的质量比是1：(1.5～2.5)；FeCl₂与FeCl₃的混合水溶液中，FeCl₂的质量百分浓度为50％～60％；表面活性剂的加入量是按FeCl₂、FeCl₃的总质量的5％～15％加入的；

(2)将悬浮液转移到水热合成釜中，将水热合成釜放在温度为120～150℃的烘箱中保温4～6小时，反应完成后将产物依次用去离子水和乙醇清洗，过滤后干燥，得到纳米Fe₃O₄粉；该纳米Fe₃O₄的粒径为5～15纳米。

3.根据权利要求2所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的表面活性剂为油酸、(Z)-9-十八烯酸钠、乙氧基化烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、直链四聚丙烯基苯磺酸钠和亚甲基二萘磺酸钡中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的金属钝化剂为：N-环己基-N-苯基对苯二胺、三甲基十六烷基溴化铵、正12烷基噻唑硫醇、2,5-二(叔-十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、甲基苯三唑衍生物或2,6-,二叔丁基-α二甲氨基对甲酚。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的粘度调节剂为：聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、氢化苯乙烯双烯共聚物、三羟甲基丙烷油酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚异丁烯。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的表面活性剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～3％。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的第一抗氧剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～3％。

8.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的第一分散剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～2.5％。

9.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的第二抗氧剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～3％。

10.根据权利要求1、2或3所述的一种强磁场条件下高抗磁沉降性密封用磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中所述的第一分散剂的质量为纳米Fe₃O₄粉质量的1％～2.5％。

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