CN114709064B - 一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法 - Google Patents

一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114709064B
CN114709064B CN202210342309.3A CN202210342309A CN114709064B CN 114709064 B CN114709064 B CN 114709064B CN 202210342309 A CN202210342309 A CN 202210342309A CN 114709064 B CN114709064 B CN 114709064B
Authority
CN
China
Prior art keywords
salt solution
divalent
saturation magnetization
magnetic fluid
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210342309.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114709064A (zh
Inventor
布和巴特尔
李兆清
刘�英
王巍
张晓晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heilongjiang Institute of Technology
Original Assignee
Heilongjiang Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heilongjiang Institute of Technology filed Critical Heilongjiang Institute of Technology
Priority to CN202210342309.3A priority Critical patent/CN114709064B/zh
Publication of CN114709064A publication Critical patent/CN114709064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114709064B publication Critical patent/CN114709064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
    • H01F1/445—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids the magnetic component being a compound, e.g. Fe3O4

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，它涉及一种磁性流体的制备方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的磁性流体制备工艺复杂，磁性不稳定，黏度过大，磁粉含量低，磁饱和强度低，无法满足在高压高速下长期使用的问题。方法：一、制备三价铁盐溶液；二、制备二价铁盐溶液；三、制备二价锰盐溶液；四、制备二价锌盐溶液；五、制备油溶性锰锌铁氧体磁粉；六、添加载液和表面张力调控剂，得到动密封用高饱和磁化强度磁性流体。本发明制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体中磁粉含量最高可达70％，饱和强度可达605GS。本发明可获得一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体。

Description

一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种磁性流体的制备方法。
背景技术
磁性流体是将磁性纳米颗粒通过分散技术使其均匀悬浮在液体中获得的一种液态磁响应材料，在磁场控制下围绕运动轴产生液态O形圈而达到密封效果。由于与旋转轴接触是利用磁吸引固定的液体，因此有摩擦系数低和寿命长等优点，被广泛应用在单晶炉、镀膜机等设备的动密封部位中。在磁性流体密封件中磁性流体是起到至关重要的作用，在高压、高速、长效、大间隙和设计空间狭窄等工况条件的密封领域，都需要高磁化强度的磁性流体。
中国发明专利《一种高磁饱和磁化强度Mn0.8Zn0.2Fe2O4纳米颗粒及其磁性液体的制备方法》(公开号：CN201711143893.5)中制备了54emu/g的锰锌铁磁粉，并制备出了13.2emu/g氟醚基磁性液体。虽然提高了磁饱和强度，但是依然无法满足实际要求。
中国发明专利《高浓度磁性流体及其制备方法》(公开号：CN201110114119.8)用多种表面活性剂制备了52％含量Fe3O4的高磁饱和磁化强度水基磁性流体，由于水在室温下很容易挥发，很难在动密封中应用。
中国专利《一种煤油基磁性液体的制备方法》(公开号：CN201710017819.2)中利用Fe3O4和油酸制备出了大于20emu/g的煤油基磁性流体，但是由于煤油闪点低、易挥发挥发性等特点，也很难在动密封中无法达到长期使用的目的。徐教仁、黄巍等制备了氮化铁类高磁饱和磁化强度磁性流体(金属功能材料，2001，8，28-32和钢铁研究学报，2007，19，58-61)，但是由于制备工艺复杂、氮化铁磁性不稳定和黏度过大等原因依然无法在动密封中应用。
迟佳龙等制备了酯基高稳定长寿命磁性流体(化学工程师，2014，6，80-81)，其磁饱和强度可达到400GS，满足了很多苛刻环境的应用要求，但是也无法满足高压(10个大气压)、高速(10000转/min)、长效(10年)和设计空间狭窄等工况条件需要500高斯以上的高稳定磁性流体的需求。
综上所述，目前动密封应用领域需要高磁饱和磁化强度磁性流体(＞500GS)。虽然铁、钴、镍等磁粉有超高的比饱和磁化强度，但是由于其矫顽力和剩磁较大，在磁场条件下被永久磁化而形成磁粉之间的相互吸引导致快速沉淀，最终产生固液分离而失去使用价值。目前尖晶石性铁氧体由于尺寸达到纳米级别(＜20nm)后出现剩磁和矫顽力为零的现象，长期在磁场条件下工作而不被磁化，保障了固液不分离，可满足磁性流体动密封的应用要求。但是由于纳米材料的大比表面积效应而很难在液体中形成稳定的高固含量，而无法获得高饱和磁化强度磁性流体。
发明内容
本发明的目的是要解决现有方法制备的磁性流体制备工艺复杂，磁性不稳定，黏度过大，磁粉含量低，磁饱和强度低，无法满足在高压高速下长期使用的问题，而提供一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法。
本发明利用制备的微量锰锌元素掺杂的超顺磁、高结晶、小尺寸尖晶石型铁氧体纳米颗粒，通过表面张力调控和纳米颗粒界面润湿技术获得高固含量的磁性流体，达到高磁饱和强度(＞500GS)的目的，可以广泛应用在高压、高速、长效和设计空间狭窄等动密封关键领域。
一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备三价铁盐溶液：
将三价铁盐溶解到高沸点醇中，得到三价铁盐溶液；
二、制备二价铁盐溶液：
将二价铁盐溶解到高沸点醇中，得到二价铁盐溶液；
三、制备二价锰盐溶液：
将二价锰盐溶解到高沸点醇中，得到二价锰盐溶液；
四、制备二价锌盐溶液：
将二价锌盐溶解到高沸点醇中，得到二价锌盐溶液；
五、制备油溶性锰锌铁氧体磁粉：
①、在搅拌条件下分别将三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液加热至80℃～120℃，在80℃～120℃和搅拌条件下保温，保温结束后降温至室温，得到加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液；
②、将加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液按一定的体积比混合，得到反应液Ⅰ；
③、将反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂混合，在搅拌条件下加热至50℃～80℃，再在50℃～80℃和搅拌条件下反应，得到反应液Ⅱ；
④、在惰性气体保护下将反应液Ⅱ升温至200℃～350℃，在200℃～350℃下反应，再降温至室温，得到反应液Ⅲ；
⑤、将反应液Ⅲ进行离心，倒出上层离心液，弃除，收集下层固体物质；对收集的下层固体物质进行清洗，得到油溶性锰锌铁氧体磁粉；
六、将油溶性锰锌铁氧体磁粉加入到载液和表面张力调控剂组成的混合液中，在温度为140℃～180℃、转速为500r/min～1000r/min的条件下搅拌1h～8h，得到动密封用高饱和磁化强度磁性流体；
步骤六中所述的载液为：癸二酸油酸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或辛癸酸油醇酯；
步骤六中所述的表面张力调控剂为Wet S100或Y-230。
本发明通过向尖晶石铁氧体中加入微量锰和锌元素获得了比饱和强度高、尺寸均一的油溶性磁粉，再通过低粘度载液和表面张力调控剂获得了高固含量的磁性流体，这种磁性流体由于高固含量表现出高磁饱和强度，可以用高压、高速、长效、大间隙和设计空间狭窄等工况条件的密封装置中；这种磁性流体具有以下特点；
一、本发明通过向尖晶石铁氧体中加入微量锰和锌元素获得了比饱和强度高的磁粉，提高了其磁饱和强度和抗氧化能力；
二、本发明通过热分解方法将铁、锰和锌金属盐溶于溶剂中通过热分解方法获得、尺寸均一的油溶性磁粉；
三、本发明中使用的金属盐可以是有机金属盐和无机金属盐，利用金属盐在有机溶液中分解的方法制备锰锌铁氧体纳米颗粒，这种方法避免了磁粉团聚，从而有力与分散；
四、本发明向磁性流体中加入了表面张力调控剂，降低了载液的表面张力从而可以提高载液中的磁粉含量，同时提高了磁粉表面浸润性达到低粘度高磁饱和强度的目的；
五、本发明制备过程中加入了有机碱，从而达到快速形成锰锌铁氧体纳米颗粒，通过反应时间和反应温度和升温速率达到尺寸、结晶度的控制，使纳米磁粉稳定的同时提高其磁饱和强度；
六、本发明可获得Mn0.1Zn0.1-xFeFe2.9O4磁粉，微量锰和锌的加入不但能提高稳定性和磁性，与高含量锰锌掺杂将晶石铁氧体比较有利于低温下形成晶体。
七、本发明制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体中磁粉含量最高可达70％，饱和强度可达605GS。
本发明可获得一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体。
附图说明
图1为实施例1制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的XRD衍射图；
图2为实施例2制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的XRD衍射图；
图3为实施例1制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的TEM衍射图；
图4为实施例2制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的TEM衍射图；
图5为实施例1制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度图；
图6为实施例2制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度图；
图7为实施例1制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体的磁饱和强度图；
图8为实施例2制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体的磁饱和强度图；
图9为实施例2制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体在间隙为0.5mm的大间隙磁性流体中应用测试图，测试最大真空度为1×10-4Pa。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
具体实施方式一：本实施方式一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备三价铁盐溶液：
将三价铁盐溶解到高沸点醇中，得到三价铁盐溶液；
二、制备二价铁盐溶液：
将二价铁盐溶解到高沸点醇中，得到二价铁盐溶液；
三、制备二价锰盐溶液：
将二价锰盐溶解到高沸点醇中，得到二价锰盐溶液；
四、制备二价锌盐溶液：
将二价锌盐溶解到高沸点醇中，得到二价锌盐溶液；
五、制备油溶性锰锌铁氧体磁粉：
①、在搅拌条件下分别将三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液加热至80℃～120℃，在80℃～120℃和搅拌条件下保温，保温结束后降温至室温，得到加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液；
②、将加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液按一定的体积比混合，得到反应液Ⅰ；
③、将反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂混合，在搅拌条件下加热至50℃～80℃，再在50℃～80℃和搅拌条件下反应，得到反应液Ⅱ；
④、在惰性气体保护下将反应液Ⅱ升温至200℃～350℃，在200℃～350℃下反应，再降温至室温，得到反应液Ⅲ；
⑤、将反应液Ⅲ进行离心，倒出上层离心液，弃除，收集下层固体物质；对收集的下层固体物质进行清洗，得到油溶性锰锌铁氧体磁粉；
六、将油溶性锰锌铁氧体磁粉加入到载液和表面张力调控剂组成的混合液中，在温度为140℃～180℃、转速为500r/min～1000r/min的条件下搅拌1h～8h，得到动密封用高饱和磁化强度磁性流体；
步骤六中所述的载液为：癸二酸油酸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或辛癸酸油醇酯；
步骤六中所述的表面张力调控剂为Wet S100或Y-230。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中三价铁盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤一中所述的三价铁盐为：FeCl3·6H2O、FeN3O9·9H2O、C15H21FeO6和C14H18Fe中的一种或混合物；步骤一中所述的高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；步骤一中所述的三价铁盐溶液中三价铁盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。其它步骤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一或二之一不同点是：步骤二中二价铁盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤二中所述的二价铁盐为：FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O、Fe(NO3)2·6H2O和C4H6FeO4中的一种或混合物；步骤二中所述的高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；步骤二中所述的二价铁盐溶液中二价铁盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
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点是：步骤三中二价锰盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤三中所述的二价锰盐为：MnCl2·4H2O、MnSO4·H2O、Mn(NO3)2·4H2O、C4H6MnO4和C10H14MnO4中的一种或混合物；步骤三中所述高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；步骤三中所述的二价锰盐溶液中二价锰盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
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点是：步骤四中二价锌盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤四中所述的二价锌盐为：ZnCl2·4H2O、C4H6O4Zn·2H2O、ZnSO4·7H2O和C10H14O4Zn·H2O中的一种或混合物；步骤四中所述高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；步骤四中所述的二价锌溶液中二价锌盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
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点是：步骤五①中所述的搅拌的速度为50r/min～200r/min；步骤五①中所述的保温的时间为30min～120min；步骤五①中所述的三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液的摩尔浓度相等；步骤五②中所述的加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液的体积比为(1～2):0.9:(0.1-X):X，其中X的取值范围为0.01～0.09。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
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点是：步骤五③中所述的搅拌的速度为50r/min～200r/min，反应的时间为30min～60min；步骤五③中所述的反应溶剂为：十八醇、十八烯或液体石蜡；步骤五③中所述的有机碱为：三乙醇胺、单乙醇胺或N-甲基二乙醇胺；步骤五③中所述的表面活性剂为：油酸、油氨或油酸二乙醇酰胺；步骤五③中所述的反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂的体积比为1:(0.01～0.1):1:(0.1～0.5)；步骤五④中所述的惰性气体为氮气或氩气，其流量为0.1～1L/min；步骤五④中所述的升温的速率为1℃/min～20℃/min，所述的反应的时间为30min～240min。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
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点是：步骤五⑤中所述的离心的速度为5000r/min～8000r/min，离心的时间为5min～30min；步骤五⑤中使用庚烷和无水乙醇的混合液对收集的下层固体物质进行清洗3次～5次，其中庚烷和无水乙醇的混合液中庚烷与无水乙醇的体积比为1:(0.5～1)；步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的粒径为5nm～20nm；步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度为55emu/g～70emu/g。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
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点是：步骤六中所述的载液和表面张力调控剂组成的混合液中载液与表面张力调控剂的质量比为(0.01～0.05):1；步骤六中所述的Wet S100购买自临安市科达涂料化工研究所，Y-230购买自深圳市华南伊斯曼科技有限公司。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
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点是：步骤六中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉与载液和表面张力调控剂组成的混合液的质量比为(1～1.5):1；步骤六中所述的高磁饱和强度磁性流体的磁饱和强度为500～605GS。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备三价铁盐溶液：
将三价铁盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到三价铁盐溶液；
步骤一中加热的温度为80℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤一中所述的三价铁盐为：FeCl3·6H2O；
步骤一中所述的高沸点醇为：丙三醇；
步骤一中所述的三价铁盐溶液中三价铁盐的摩尔浓度为0.5moL/L；
二、制备二价铁盐溶液：
将二价铁盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到二价铁盐溶液；
步骤二中加热的温度为80℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤二中所述的二价铁盐为：FeCl2·4H2O；
步骤二中所述的高沸点醇为：丙三醇；
步骤二中所述的二价铁盐溶液中二价铁盐的摩尔浓度为0.5moL/L；
三、制备二价锰盐溶液：
将二价锰盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到二价锰盐溶液；
步骤三中加热的温度为80℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤三中所述的二价锰盐为：MnCl2·4H2O；
步骤三中所述高沸点醇为：丙三醇；
步骤三中所述的二价锰盐溶液中二价锰盐的摩尔浓度为0.5moL/L；
四、制备二价锌盐溶液：
将二价锌盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到二价锌盐溶液；
步骤四中加热的温度为80℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤四中所述的二价锌盐为：ZnCl2·4H2O；
步骤四中所述高沸点醇为：丙三醇；
步骤四中所述的二价锌溶液中二价锌盐的摩尔浓度为0.5moL/L；
五、制备油溶性锰锌铁氧体磁粉：
①、在搅拌条件下分别将三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液加热至95℃，在95℃和搅拌条件下保温60min，保温结束后降温至室温，得到加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液；
步骤五①中所述的搅拌的速度为100r/min；
②、将加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液按一定的体积比混合，得到反应液Ⅰ；
步骤五②中所述的加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液的体积比为2:0.9:0.04:0.06；
③、将反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂混合，在搅拌条件下加热至80℃，再在80℃和搅拌条件下反应60min，得到反应液Ⅱ；
步骤五③中所述的搅拌的速度为100r/min；
步骤五③中所述的反应溶剂为：十八醇；
步骤五③中所述的有机碱为：N-甲基二乙醇胺；
步骤五③中所述的表面活性剂为：油酸二乙醇酰胺；
步骤五③中所述的反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂的体积比为1:0.01:1:0.1；
④、在氮气气氛保护下将反应液Ⅱ升温至280℃，在280℃下反应60min，再降温至室温，得到反应液Ⅲ；
步骤五④中所述的氮气的流量为0.5L/min；
步骤五④中所述的升温的速率为5℃/min；
⑤、将反应液Ⅲ进行离心，倒出上层离心液，弃除，收集下层固体物质；对收集的下层固体物质进行清洗，得到油溶性锰锌铁氧体磁粉；
步骤五⑤中所述的离心的速度为8000r/min，离心的时间为20min；
步骤五⑤中使用庚烷和无水乙醇的混合液对收集的下层固体物质进行清洗3次，其中庚烷和无水乙醇的混合液中庚烷与无水乙醇的体积比为1:0.5；
步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的粒径为8nm；
步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度为62emu/g；
六、将油溶性锰锌铁氧体磁粉加入到载液和表面张力调控剂组成的混合液中，在温度为150℃、转速为500r/min的条件下搅拌4h，得到动密封用高饱和磁化强度磁性流体；
步骤六中所述的载液为：己二酸二辛酯；
步骤六中所述的表面张力调控剂为Wet S100，购买自临安市科达涂料化工研究所；
步骤六中所述的载液和表面张力调控剂组成的混合液中载液与表面张力调控剂的质量比为0.02:1；
步骤六中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉与载液和表面张力调控剂组成的混合液的质量比为1.4:1；
步骤六中所述的高磁饱和强度磁性流体的磁饱和强度为556GS。
实施例2：一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备三价铁盐溶液：
将三价铁盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到三价铁盐溶液；
步骤一中加热的温度为100℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤一中所述的三价铁盐为：C14H18Fe；
步骤一中所述的高沸点醇为：十八醇；
步骤一中所述的三价铁盐溶液中三价铁盐的摩尔浓度为0.1moL/L；
二、制备二价铁盐溶液：
将二价铁盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到二价铁盐溶液；
步骤二中加热的温度为100℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤二中所述的二价铁盐为：C4H6FeO4；
步骤二中所述的高沸点醇为：十八醇；
步骤二中所述的二价铁盐溶液中二价铁盐的摩尔浓度为0.1moL/L；
三、制备二价锰盐溶液：
将二价锰盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到二价锰盐溶液；
步骤三中加热的温度为100℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤三中所述的二价锰盐为：C10H14MnO4；
步骤三中所述高沸点醇为：丙三醇；
步骤三中所述的二价锰盐溶液中二价锰盐的摩尔浓度为0.1moL/L；
四、制备二价锌盐溶液：
将二价锌盐通过加热搅拌溶解到高沸点醇中，得到二价锌盐溶液；
步骤四中加热的温度为100℃，搅拌的速度为500r/min；
步骤四中所述的二价锌盐为：C10H14O4Zn·H2O；
步骤四中所述高沸点醇为：丙三醇；
步骤四中所述的二价锌溶液中二价锌盐的摩尔浓度为0.1moL/L；
五、制备油溶性锰锌铁氧体磁粉：
①、在搅拌条件下分别将三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液加热至120℃，在120℃和搅拌条件下保温120min，保温结束后降温至室温，得到加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液；
步骤五①中所述的搅拌的速度为150r/min；
②、将加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液按一定的体积比混合，得到反应液Ⅰ；
步骤五②中所述的加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液的体积比为1:0.9:0.05:0.05；
③、将反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂混合，在搅拌条件下加热至80℃，再在80℃和搅拌条件下反应45min，得到反应液Ⅱ；
步骤五③中所述的搅拌的速度为200r/min；
步骤五③中所述的反应溶剂为：十八烯；
步骤五③中所述的有机碱为：三乙醇胺；
步骤五③中所述的表面活性剂为：油氨；
步骤五③中所述的反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂的体积比为1:0.01:1:0.4；
④、在氮气气氛保护下将反应液Ⅱ升温至310℃，在310℃下反应30min，再降温至室温，得到反应液Ⅲ；
步骤五④中所述的氮气的流量为0.5L/min；
步骤五④中所述的升温的速率为10℃/min；
⑤、将反应液Ⅲ进行离心，倒出上层离心液，弃除，收集下层固体物质；对收集的下层固体物质进行清洗，得到油溶性锰锌铁氧体磁粉；
步骤五⑤中所述的离心的速度为5000r/min，离心的时间为10min；
步骤五⑤中使用庚烷和无水乙醇的混合液对收集的下层固体物质进行清洗3次，其中庚烷和无水乙醇的混合液中庚烷与无水乙醇的体积比为1:1；
步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的粒径为20nm；
步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度为68emu/g；
六、将油溶性锰锌铁氧体磁粉加入到载液和表面张力调控剂组成的混合液中，在温度为160℃、转速为600r/min的条件下搅拌6h，得到动密封用高饱和磁化强度磁性流体；
步骤六中所述的载液为：癸二酸二辛酯；
步骤六中所述的表面张力调控剂为Y-230，购买自深圳市华南伊斯曼科技有限公司；
步骤六中所述的载液和表面张力调控剂组成的混合液中载液与表面张力调控剂的质量比为0.05:1；
步骤六中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉与载液和表面张力调控剂组成的混合液的质量比为2.3:1；
步骤六中所述的高磁饱和强度磁性流体的磁饱和强度为605GS。
图1为实施例1制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的XRD衍射图；
从图1可以看出，磁粉在30.3°，35.5°，43.2°，57.1°，62.8°处有衍射峰，分别对应尖晶石型铁氧体的(220)，(311)，(400)，(511)，(440)的晶面，证明产物是锰锌铁氧体。
图2为实施例2制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的XRD衍射图；
从图2可以看出，磁粉在30.3°，35.5°，43.2°，57.1°，62.8°处有衍射峰，分别对应尖晶石型铁氧体的(220)，(311)，(400)，(511)，(440)的晶面，证明产物是锰锌铁氧体；与图1相比较，其峰宽变窄、证明了实施例2所制备的磁粉比实施例1所制备的磁粉粒径大，结晶性好。
图3为实施例1制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的TEM衍射图；
从图3可以看出，磁粉呈现类球状，尺寸在8nm左右，尺寸相对均匀。
图4为实施例2制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的TEM衍射图；
从图4可以看出，磁粉呈现类球状，尺寸在20nm左右，尺寸相对均匀，结晶性好；与XRD分析结构一致。
图5为实施例1制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度图；
从图5中可以看出，实施例1所制备的磁粉比饱和磁化强度在20000Oe磁场条件下为64emu/g，并且矫顽力和剩磁为零，呈现超顺磁性，这有力于制备磁性流体，并长期在磁场条件下不被磁化。
图6为实施例2制备的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度图；
从图6中可以看出，实施例2所制备的磁粉比饱和磁化强度在20000Oe磁场条件下为68emu/g,并且矫顽力和剩磁为零，呈现超顺磁性，这有力于制备磁性流体，并长期在磁场条件下不被磁化。与实施例1所制备的磁粉相比较，粒径大，结晶性好的原因，其比饱和磁化强度也大。
图7为实施例1制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体的磁饱和强度图；
图7可以看出，实施例1所制备的磁性流体在20000Oe磁场条件下饱和磁化强度可以达到556GS，呈现较高的磁性。
图8为实施例2制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体的磁饱和强度图。
图8可以看出，实施例2所制备的磁性流体在20000Oe磁场条件下饱和磁化强度可以达到605GS，呈现较高的磁性。
图9为实施例2制备的动密封用高饱和磁化强度磁性流体在间隙为0.5mm的大间隙磁性流体中应用测试图，测试最大真空度为1×10-4Pa；
从图9可以看出，在一年时间内真空度仍可以达到1×10-4Pa。证明了这种高磁饱和强度磁性流体在大间隙动密封中仍然可以长期使用。

Claims (10)

1.一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备三价铁盐溶液：
将三价铁盐溶解到高沸点醇中，得到三价铁盐溶液；
步骤一中所述的高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；
二、制备二价铁盐溶液：
将二价铁盐溶解到高沸点醇中，得到二价铁盐溶液；
步骤二中所述的高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；
三、制备二价锰盐溶液：
将二价锰盐溶解到高沸点醇中，得到二价锰盐溶液；
步骤三中所述高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；
四、制备二价锌盐溶液：
将二价锌盐溶解到高沸点醇中，得到二价锌盐溶液；
步骤四中所述高沸点醇为：丙三醇、乙二醇、二乙二醇、正辛醇、正十六醇、十八醇和十二醇中的一种或混合物；
五、制备油溶性锰锌铁氧体磁粉：
①、在搅拌条件下分别将三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液加热至80℃～120℃，在80℃～120℃和搅拌条件下保温，保温结束后降温至室温，得到加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液；
②、将加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液按一定的体积比混合，得到反应液Ⅰ；
步骤五①中所述的三价铁盐溶液、二价铁盐溶液、二价锌盐溶液和二价锰盐溶液的摩尔浓度相等；
步骤五②中所述的加热后的三价铁盐溶液、加热后的二价铁盐溶液、加热后的二价锌盐溶液和加热后的二价锰盐溶液的体积比为(1～2):0.9:(0.1-X):X，其中X的取值范围为0.01～0.09；
③、将反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂混合，在搅拌条件下加热至50℃～80℃，再在50℃～80℃和搅拌条件下反应，得到反应液Ⅱ；
④、在惰性气体保护下将反应液Ⅱ升温至200℃～350℃，在200℃～350℃下反应，再降温至室温，得到反应液Ⅲ；
步骤五④中所述的升温的速率为1℃/min～20℃/min，所述的反应的时间为30min～240min；
⑤、将反应液Ⅲ进行离心，倒出上层离心液，弃除，收集下层固体物质；对收集的下层固体物质进行清洗，得到油溶性锰锌铁氧体磁粉；
六、将油溶性锰锌铁氧体磁粉加入到载液和表面张力调控剂组成的混合液中，在温度为140℃～180℃、转速为500r/min～1000r/min的条件下搅拌1h～8h，得到动密封用高饱和磁化强度磁性流体；
步骤六中所述的载液为：癸二酸油酸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或辛癸酸油醇酯；
步骤六中所述的表面张力调控剂为Wet S100或Y-230。
2.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤一中三价铁盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤一中所述的三价铁盐为：FeCl3·6H2O、FeN3O9·9H2O、C15H21FeO6和C14H18Fe中的一种或混合物；步骤一中所述的三价铁盐溶液中三价铁盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。
3.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤二中二价铁盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤二中所述的二价铁盐为：FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O、Fe(NO3)2·6H2O和C4H6FeO4中的一种或混合物；步骤二中所述的二价铁盐溶液中二价铁盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。
4.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤三中二价锰盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤三中所述的二价锰盐为：MnCl2·4H2O、MnSO4·H2O、Mn(NO3)2·4H2O、C4H6MnO4和C10H14MnO4中的一种或混合物；步骤三中所述的二价锰盐溶液中二价锰盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。
5.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤四中二价锌盐是通过加热和搅拌的条件下溶解到高沸点醇中的，加热的温度为60℃～120℃，搅拌的速度为500r/min～1000r/min；步骤四中所述的二价锌盐为：ZnCl2·4H2O、C4H6O4Zn·2H2O、ZnSO4·7H2O和C10H14O4Zn·H2O中的一种或混合物；步骤四中所述的二价锌溶液中二价锌盐的摩尔浓度为0.1～2moL/L。
6.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤五①中所述的搅拌的速度为50r/min～200r/min；步骤五①中所述的保温的时间为30min～120min。
7.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤五③中所述的搅拌的速度为50r/min～200r/min，反应的时间为30min～60min；步骤五③中所述的反应溶剂为：十八醇、十八烯或液体石蜡；步骤五③中所述的有机碱为：三乙醇胺、单乙醇胺或N-甲基二乙醇胺；步骤五③中所述的表面活性剂为：油酸、油氨或油酸二乙醇酰胺；步骤五③中所述的反应液Ⅰ、有机碱、反应溶剂和表面活性剂的体积比为1:(0.01～0.1):1:(0.1～0.5)；步骤五④中所述的惰性气体为氮气或氩气，其流量为0.1～1L/min。
8.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤五⑤中所述的离心的速度为5000r/min～8000r/min，离心的时间为5min～30min；步骤五⑤中使用庚烷和无水乙醇的混合液对收集的下层固体物质进行清洗3次～5次，其中庚烷和无水乙醇的混合液中庚烷与无水乙醇的体积比为1:(0.5～1)；步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的粒径为5nm～20nm；步骤五⑤中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉的比饱和磁化强度为55emu/g～70emu/g。
9.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤六中所述的载液和表面张力调控剂组成的混合液中载液与表面张力调控剂的质量比为(0.01～0.05):1。
10.根据权利要求1所述的一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法，其特征在于步骤六中所述的油溶性锰锌铁氧体磁粉与载液和表面张力调控剂组成的混合液的质量比为(1～1.5):1；步骤六中所述的高饱和磁化强度磁性流体的磁饱和强度为500～605GS。
CN202210342309.3A 2022-04-02 2022-04-02 一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法 Active CN114709064B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210342309.3A CN114709064B (zh) 2022-04-02 2022-04-02 一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210342309.3A CN114709064B (zh) 2022-04-02 2022-04-02 一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114709064A CN114709064A (zh) 2022-07-05
CN114709064B true CN114709064B (zh) 2023-06-27

Family

ID=82173137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210342309.3A Active CN114709064B (zh) 2022-04-02 2022-04-02 一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114709064B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103996480A (zh) * 2014-06-11 2014-08-20 黑龙江工程学院 一种氟素油基磁性流体及其制备方法
CN106910587A (zh) * 2017-03-16 2017-06-30 黑龙江省科学院高技术研究院 一种扬声器用磁性流体及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4486401A (en) * 1983-03-14 1984-12-04 Celanese Corporation Production of fine ferrimagnetic spinels
DE19654461A1 (de) * 1996-12-27 1998-07-02 Rwe Dea Ag Flüssigkeitszusammensetzung und Verwendung der Flüssigkeitszusammensetzung als magnetorheologische Flüssigkeit
DE10154016B4 (de) * 2001-10-26 2004-02-12 Berlin Heart Ag Magnetflüssigkeit und Verfahren zur ihrer Herstellung
CN1545108A (zh) * 2003-11-24 2004-11-10 西南师范大学 自形成磁性液体制备方法
CN102786299B (zh) * 2012-08-16 2013-10-02 四川大学 掺杂Mn和Zn元素的超顺磁性铁氧体纳米微球及其制备方法
BR102015001022B1 (pt) * 2015-01-16 2022-07-12 Nanum Nanotecnologia S/A Tinta magnética aquosa para impressão micr em impressoras jatos de tinta a partir de dispersões funcionalizadas de nano ferritas magnéticas
CN107799262B (zh) * 2017-11-17 2019-10-29 四川大学 一种高饱和磁化强度Mn0.8Zn0.2Fe2O4纳米颗粒及其磁性液体的制备方法
JP2021170638A (ja) * 2020-04-16 2021-10-28 株式会社イチネンケミカルズ マンガン亜鉛フェライト粒子、感温性磁性流体及びマンガン亜鉛フェライト粒子の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103996480A (zh) * 2014-06-11 2014-08-20 黑龙江工程学院 一种氟素油基磁性流体及其制备方法
CN106910587A (zh) * 2017-03-16 2017-06-30 黑龙江省科学院高技术研究院 一种扬声器用磁性流体及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114709064A (zh) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6155440B2 (ja) 強磁性窒化鉄粒子粉末の製造方法、異方性磁石、ボンド磁石及び圧粉磁石の製造方法
CN103123837B (zh) 醇系溶液及烧结磁铁
WO2013042721A1 (ja) 強磁性窒化鉄粒子粉末の製造方法、異方性磁石、ボンド磁石及び圧粉磁石
Thimmaiah et al. A solvothermal route to capped nanoparticles of γ-Fe2O3 and CoFe2O4
CN102786299B (zh) 掺杂Mn和Zn元素的超顺磁性铁氧体纳米微球及其制备方法
CN101723655B (zh) 一种锰锌铁氧体掺杂钴纳米材料的制备方法
EP2704159A1 (en) Process for producing ferromagnetic particulate powder, and anisotropic magnet, bonded magnet, and compacted magnet
KR20130090241A (ko) 코어-쉘 구조를 가지는 경-연자성 혼성 구조의 나노입자, 상기 나노입자를 이용하여 제조한 자석 및 이들의 제조방법
JP2013069926A (ja) 強磁性窒化鉄粒子粉末の製造方法、異方性磁石、ボンド磁石及び圧粉磁石
KR860000485B1 (ko) 강자성 금속입자의 제조방법
CN100395852C (zh) 一种合成单分散铁酸盐纳米磁珠的方法
WO2012014094A1 (en) Process for obtaining functionalized nanoparticulate magnetic ferrites for easy dispersion and magnetic ferrites obtained through the same
CN114709064B (zh) 一种动密封用高饱和磁化强度磁性流体的制备方法
Sumalatha et al. Effect of La3+ ion doped Co-Zn nano ferrites: structural, optical, electrical and magnetic properties
CN102531067B (zh) 一种固相法制备铁酸锌纳米棒的方法
CN109686526B (zh) 一种强磁场条件下稳定的磁性流体及其制备方法
CN102744419A (zh) 一种磁性纳米颗粒形貌控制的方法
CN102817081A (zh) 一种片状四硫化三铁纳米单晶的制备方法
Kernizan et al. Magnetic properties of nanometer-scale iron particles generated by iron atom clustering in cold pentane
CN109741897A (zh) 一种利用乙酰丙酮类金属化合物制备有机溶剂基磁性液体的方法
CN108298597B (zh) 一种二价金属铁基尖晶石的制备方法
CN114496442A (zh) 一种纳米磁性颗粒及其制备方法和磁性液体
CN114628143B (zh) 一种低挥发耐高温磁性流体制备方法
CN104766687A (zh) 一种合金载液磁性液体及制备方法
CN102603012A (zh) 一种具有良好溶剂分散性的纳米铁氧化物的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant