RU2426187C1 - Method of preparing ferromagnetic liquid - Google Patents
Method of preparing ferromagnetic liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426187C1 RU2426187C1 RU2010122514/07A RU2010122514A RU2426187C1 RU 2426187 C1 RU2426187 C1 RU 2426187C1 RU 2010122514/07 A RU2010122514/07 A RU 2010122514/07A RU 2010122514 A RU2010122514 A RU 2010122514A RU 2426187 C1 RU2426187 C1 RU 2426187C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetite
- distilled water
- washing
- acetic acid
- surfactant
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
ВВЕДЕНИЕINTRODUCTION
Изобретение относится к коллоидной химии и может быть использовано для получения высокотемпературных, с различной вязкостью, высоковакуумных ферромагнитных жидкостей с высокой намагниченностью.The invention relates to colloidal chemistry and can be used to obtain high-temperature, with various viscosities, high-vacuum ferromagnetic liquids with high magnetization.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известен способ [Патент РФ на изобретение №2024085 С1, заявка 5047739/02, 01.04.1992] получения ферромагнитной жидкости. Он осуществляется путем осаждения высокодисперсного магнетита из растворов солей двух- и трехвалентного железа раствором аммиака, промывкой осадка дистиллированной водой до pH 10÷12, пептизацией раствором олеиновой кислоты в алкарене при 115-120°C под вакуумом.The known method [RF Patent for the invention No. 2024085 C1, application 5047739/02, 01/01/1992] for producing a ferromagnetic fluid. It is carried out by precipitation of finely dispersed magnetite from solutions of ferrous and ferric iron salts with an ammonia solution, washing the precipitate with distilled water to a pH of 10–12, and peptizing a solution of oleic acid in alkene at 115-120 ° C under vacuum.
Однако магнитная жидкость, полученная по этому способу, обладает невысокой намагниченностью насыщения - до 22.5 кА/м.However, the magnetic fluid obtained by this method has a low saturation magnetization - up to 22.5 kA / m.
Известен способ [Патент РФ на изобретение №2113027 С1, заявка 96119620/25, 30.09.1996] получения магнитной жидкости. Он осуществляется путем осаждения из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа водным раствором аммиака, промывкой коллоидного магнетита дистиллированной водой, активацией водного осадка магнетита при нагревании до 27÷97°C в течение 30 мин 70-80%-ной уксусной кислотой, стабилизацией олеиновой кислотой при нагревании до 27÷97°C, промывкой стабилизированного магнетита дистиллированной водой до полного удаления олеиновой кислоты, пептизацией стабилизированного магнетита в жидкости-носителе керосине.The known method [RF Patent for the invention No. 2113027 C1, application 96119620/25, 09/30/1996] to obtain magnetic fluid. It is carried out by precipitation of ferrous and ferric iron salts from aqueous solutions with an aqueous solution of ammonia, washing colloidal magnetite with distilled water, activating an aqueous precipitate of magnetite when heated to 27 ÷ 97 ° C for 30 minutes with 70-80% acetic acid, stabilizing oleic acid acid when heated to 27 ÷ 97 ° C, washing stabilized magnetite with distilled water until complete removal of oleic acid, peptization of stabilized magnetite in a carrier liquid kerosene.
Однако магнитная жидкость, полученная по этому способу, летуча, при испарении растворителя изменяет вязкость и плотность, не обладает достаточным диапазоном рабочих температур, поэтому не может быть широко использована в приборостроении.However, the magnetic fluid obtained by this method is volatile; upon evaporation of the solvent, it changes viscosity and density, does not have a sufficient range of operating temperatures, and therefore cannot be widely used in instrumentation.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения ферромагнитной жидкости [Патент РФ на изобретение №2208584 С2, заявка 2001111184/12, 23.04.2001]. Способ осуществляется путем последовательного проведения следующих операций:Closest to the proposed invention is a method for producing a ferromagnetic fluid [RF Patent for the invention No. 220584 C2, application 2001111184/12, 04/23/2001]. The method is carried out by sequentially carrying out the following operations:
- осаждение высокодисперсного магнетита из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа при избытке двухвалентного железа раствором аммиака;- precipitation of fine magnetite from aqueous solutions of salts of ferrous and ferrous iron with an excess of ferrous iron with an ammonia solution;
- многократная промывка осадка дистиллированной водой;- repeated washing of the precipitate with distilled water;
- термостатирование водного осадка магнетита при 90°C в течение 30 мин;- thermostating of an aqueous precipitate of magnetite at 90 ° C for 30 minutes;
- одновременная активация и стабилизация осадка магнетита. Для этого в нагретый до 90°C и выдержанный в течение 30 мин осадок магнетита добавляют предварительно подогретый 40% раствор уксусной кислоты и предварительно подогретое комбинированное поверхностно-активное вещество. В качестве комбинированного поверхностно-активного вещества используют жирные кислоты и их ангидриды;- simultaneous activation and stabilization of magnetite sediment. For this, a preheated 40% acetic acid solution and a preheated combined surfactant are added to a magnetite precipitate heated to 90 ° C and aged for 30 minutes. Fatty acids and their anhydrides are used as a combined surfactant;
- многократная промывка стабилизированного магнетита горячей дистиллированной водой;- repeated washing of stabilized magnetite with hot distilled water;
- многократная (до полного удаления поверхностно-активного вещества) промывка стабилизированного магнетита предварительно подогретыми до 50-70°C органическими растворителями сначала гексаном, затем этиловым спиртом;- repeated (until complete removal of the surfactant) washing of stabilized magnetite with organic solvents preheated to 50-70 ° C, first with hexane, then with ethyl alcohol;
- пептизация путем обработки стабилизированного магнетита в жидкости-носителе. В качестве жидкости-носителя используют полиэтилсилоксановую жидкость и/или синтетическое углеводородное масло полимера олефина C5-С20.- peptization by treatment of stabilized magnetite in a carrier fluid. As the carrier fluid, polyethylsiloxane liquid and / or synthetic hydrocarbon oil of a C 5 -C 20 olefin polymer are used.
Однако способ имеет следующие недостатки:However, the method has the following disadvantages:
- невысокое качество целевого продукта, характеризуемое намагниченностью насыщения, - не выше 45 кА/м. Этот недостаток связан с тем, что как известно [Фертман В.Е. Магнитные жидкости: Справ. Пособие. - Мн.: Высшая школа. 1988. С.33. Химическая энциклопедия в 5 томах. М.: Научн.изд. «Большая Российская энциклопедия». 1992. Т.5. С.86. Химия элементов: в 2 томах / Гринвуд Н., Эрншо А. пер. с англ. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2008. С.410] при нагреве нестабилизированного магнетита выше 40-50°C происходит его окисление до гематита, вследствие чего в целевом продукте заметно уменьшается количество магнитной фазы [Арефьев И.М. // Магнитокалорический эффект и теплоемкость высокодисперсных магнетиков. Дис. на соиск. уч. степ. кандид. хим. наук. Иваново. 2009];- low quality of the target product, characterized by saturation magnetization, is not higher than 45 kA / m. This disadvantage is associated with the fact that, as is known [V. Fertman. Magnetic fluids: Ref. Allowance. - Mn .: Higher school. 1988. S. 33. Chemical Encyclopedia in 5 volumes. M .: Scientific publ. "Great Russian Encyclopedia." 1992.V.5. P.86. Chemistry of elements: in 2 volumes / Greenwood N., Ernshaw A. per. from English - M .: BINOM. Knowledge laboratory. 2008. P.410] when unstabilized magnetite is heated above 40-50 ° C, it oxidizes to hematite, as a result of which the amount of the magnetic phase in the target product is noticeably reduced [Arefiev IM // Magnetocaloric effect and heat capacity of highly dispersed magnets. Dis. for a job. student step. Candidate Chem. sciences. Ivanovo 2009];
- достаточная сложность процесса из-за:- sufficient process complexity due to:
- необходимости предварительной подготовки поверхностно-активных веществ;- the need for preliminary preparation of surfactants;
- необходимости предварительной подготовки растворителей;- the need for preliminary preparation of solvents;
- дороговизна используемых препаратов:- the high cost of the drugs used:
- ангидридов жирных кислот;- fatty acid anhydrides;
- органических растворителей;- organic solvents;
- большая энергоемкость из-за необходимости проведения нескольких операций с подогревом до 50-90°С общей длительностью не менее 11 часов;- high energy consumption due to the need for several operations with heating to 50-90 ° C with a total duration of at least 11 hours;
- негативное воздействие на окружающую среду из-за проведения операций отмывки органическими растворителями при повышенной температуре.- negative impact on the environment due to washing operations with organic solvents at elevated temperatures.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Изобретательская задача состояла в поиске способа получения ферромагнитной жидкости, включающего осаждение высокодисперсного магнетита из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа при избытке двухвалентного железа раствором аммиака, промывку осадка дистиллированной водой, одновременную активацию и стабилизацию магнетита при нагревании смесью уксусной кислоты и поверхностно-активного вещества, включающего жирную кислоту, промывку стабилизированного магнетита дистиллированной водой и пептизацию при нагревании в жидкости-носителе на основе синтетического углеводородного масла, который позволил бы повысить качество целевого продукта, упростить способ, удешевить продукт, снизить энергоемкость процесса и повысить экологическую безопасность.The inventive task was to find a method for producing a ferromagnetic fluid, including the precipitation of highly dispersed magnetite from aqueous solutions of ferrous and ferrous salts with an excess of ferrous iron with an ammonia solution, washing the precipitate with distilled water, simultaneous activation and stabilization of magnetite when heated with a mixture of acetic acid and a surfactant including fatty acid, washing stabilized magnetite with distilled water and peptization when heated in a liquid a t-carrier based on synthetic hydrocarbon oil, which would improve the quality of the target product, simplify the method, reduce the cost of the product, reduce the energy consumption of the process and increase environmental safety.
Поставленная задача решена способом получения ферромагнитной жидкости, включающим осаждение высокодисперсного магнетита из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа при избытке двухвалентного железа раствором аммиака, промывку осадка дистиллированной водой, одновременную активацию и стабилизацию магнетита при нагревании смесью уксусной кислоты и поверхностно-активного вещества, включающего жирную кислоту, промывку стабилизированного магнетита дистиллированной водой и пептизацию при нагревании в жидкости-носителе на основе синтетического углеводородного масла, в котором пептизацию проводят в течение 4-6 часов непосредственно после промывки стабилизированного магнетита дистиллированной водой, в качестве поверхностно-активного вещества используют олеиновую кислоту, в качестве уксусной кислоты - ледяную уксусную кислоту, а в качестве синтетического углеводородного масла - алкарен.The problem is solved by a method of producing a ferromagnetic fluid, including the deposition of finely dispersed magnetite from aqueous solutions of ferrous and ferrous salts with an excess of ferrous iron with an ammonia solution, washing the precipitate with distilled water, simultaneous activation and stabilization of magnetite when heated with a mixture of acetic acid and a surfactant, including fatty acid, washing stabilized magnetite with distilled water and peptization when heated in a carrier fluid on again synthetic hydrocarbon oil, in which peptization is carried out for 4-6 hours immediately after washing the stabilized magnetite with distilled water, oleic acid is used as a surfactant, glacial acetic acid is used as acetic acid, and alkaren as synthetic hydrocarbon oil .
Изобретение позволяет получить следующие преимущества:The invention allows to obtain the following advantages:
- повысить качество целевого продукта, достигнув намагниченность насыщения не менее 60 кА/м;- improve the quality of the target product, reaching a saturation magnetization of at least 60 kA / m;
- упростить способ, исключив предварительную подготовку поверхностно-активных веществ и растворителей;- to simplify the method by eliminating the preliminary preparation of surfactants and solvents;
- удешевить целевой продукт за счет замены дорогостоящих ангидридов жирных кислот на олеиновую кислоту и исключения органических растворителей;- reduce the cost of the target product by replacing expensive fatty acid anhydrides with oleic acid and eliminating organic solvents;
- существенно снизить энергозатраты за счет исключения нескольких операций с предварительным нагревом в течение длительного времени;- significantly reduce energy consumption by eliminating several operations with preheating for a long time;
- повысить экологическую безопасность процесса за счет исключения использования органических растворителей при повышенных температурах.- increase the environmental safety of the process by eliminating the use of organic solvents at elevated temperatures.
К тому же изобретение позволяет получить и следующие преимущества:In addition, the invention allows to obtain the following advantages:
- расширить диапазон рабочих температур от -40 до 180°C;- expand the range of operating temperatures from -40 to 180 ° C;
- сохранение свойств полученного продукта при нагревании до 180°C в течение 1 часа;- maintaining the properties of the obtained product when heated to 180 ° C for 1 hour;
- устойчивость в гравитационном поле 6000 g;- stability in a gravitational field of 6000 g;
- устойчивость в магнитном поле до 1 Тл;- stability in a magnetic field up to 1 T;
- возможность получать ферромагнитную жидкость различной вязкости по желанию заказчика;- the ability to obtain a ferromagnetic fluid of various viscosities at the request of the customer;
- термоокислительная устойчивость;- thermo-oxidative stability;
- агрегативная устойчивость.- aggregative stability.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Для осуществления изобретения используют следующие вещества:For the implementation of the invention using the following substances:
- аммиак водный (NH4OH), массовая доля аммиака не менее 25%, ГОСТ 3760-79;- aqueous ammonia (NH 4 OH), mass fraction of ammonia not less than 25%, GOST 3760-79;
- железо (II) сернокислое 7 - водное (FeSO4*7H2O), массовая доля железа (II) сернокислого 7 - водного не менее 95%, ГОСТ 4148-78 "хч";- iron (II) sulfate 7 - water (FeSO 4 * 7H 2 O), the mass fraction of iron (II) sulfate 7 - water, at least 95%, GOST 4148-78 "hch";
- железо (III) треххлористое 6 - водное (FeCl3*6H2O), массовая доля железа (III) треххлористого 6 - водного не менее 95%, ГОСТ 4147-74 "хч";- iron (III) trichloride 6 - water (FeCl 3 * 6H 2 O), the mass fraction of iron (III) trichloride 6 - water is not less than 95%, GOST 4147-74 "hch";
- вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72;- distilled water, GOST 6709-72;
- кислота уксусная ледяная, ГОСТ 61-75 с изм. 1-3 "хч";- glacial acetic acid, GOST 61-75 rev. 1-3 "hh";
- кислота олеиновая, ТУ 6-09-5290-86 "хч";- oleic acid, TU 6-09-5290-86 "hch";
- алкарен, ТУ 6-01-26-54-85, ТУ 6-01-26-54-83.- Alkaren, TU 6-01-26-54-85, TU 6-01-26-54-83.
Предложенный способ реализуют последовательным проведением следующих операций:The proposed method is implemented by sequentially carrying out the following operations:
- осаждение высокодисперсного магнетита из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа при избытке двухвалентного железа раствором аммиака;- precipitation of fine magnetite from aqueous solutions of salts of ferrous and ferrous iron with an excess of ferrous iron with an ammonia solution;
- многократная промывка осадка дистиллированной водой;- repeated washing of the precipitate with distilled water;
- одновременная активация и стабилизация магнетита. Для этого в ненагретый осадок магнетита добавляют ледяную уксусную кислоту и поверхностно-активное вещество. В качестве поверхностно-активного вещества используют жирную кислоту, а именно олеиновую. Полученную смесь нагревают до 90°C и выдерживают в течение 1 часа. Поскольку нагрев осадка магнетита осуществляют в присутствии поверхностно-активного вещества, поэтому не происходит окисления магнетита;- simultaneous activation and stabilization of magnetite. For this, glacial acetic acid and a surfactant are added to the unheated precipitate of magnetite. A fatty acid, namely oleic acid, is used as a surfactant. The resulting mixture was heated to 90 ° C and incubated for 1 hour. Since the heating of the magnetite deposit is carried out in the presence of a surfactant, therefore, magnetite does not oxidize;
- многократная промывка стабилизированного магнетита горячей дистиллированной водой;- repeated washing of stabilized magnetite with hot distilled water;
- пептизация в жидкости-носителе. В качестве жидкости-носителя используют алкарен, представляющий собой синтетическое углеводородное масло.- peptization in a carrier fluid. As a carrier fluid, alkaren, which is a synthetic hydrocarbon oil, is used.
Пример 1. Готовят растворы: 45 г FeSO4*7H2O в 600 мл дистиллированной воды; 81 г FeCl3*6H2O в 600 мл дистиллированной воды; 345 мл 25% гидроксида аммония в 300 мл дистиллированной воды.Example 1. Prepare solutions: 45 g of FeSO 4 * 7H 2 O in 600 ml of distilled water; 81 g of FeCl 3 * 6H 2 O in 600 ml of distilled water; 345 ml of 25% ammonium hydroxide in 300 ml of distilled water.
В химический стакан, содержащий 600 мл раствора аммиака, при интенсивном перемешивании одновременно вливают по 600 мл растворов сульфата и хлорида железа при температуре 25°C. Образовавшийся осадок магнетита многократно (5÷10 раз) промывают дистиллированной водой до pH промывных вод 6÷7. Затем водно-магнетитовую суспензию помещают в термостат при 90°C, одновременно с этим к ней добавляют 100 мл ледяной уксусной кислоты и 15 г олеиновой кислоты при интенсивном перемешивании и выдерживают массу в течение 1 часа. Далее маточный раствор сливают и стабилизированный магнетит промывают дистиллированной водой до полного удаления избытка олеиновой кислоты. Добавляют 10 г алкарена Д12 и полученную смесь пептизируют при 85°C в течение 6 часов.In a beaker containing 600 ml of ammonia solution, 600 ml of sulfate and iron chloride solutions are simultaneously poured with vigorous stirring at a temperature of 25 ° C. The precipitate of magnetite formed is repeatedly (5–10 times) washed with distilled water to a pH of washings of 6–7. Then the water-magnetite suspension is placed in a thermostat at 90 ° C, at the same time 100 ml of glacial acetic acid and 15 g of oleic acid are added to it with vigorous stirring and the mass is held for 1 hour. Next, the mother liquor is drained and the stabilized magnetite is washed with distilled water until the excess oleic acid is completely removed. 10 g of alkarne D12 are added and the resulting mixture is peptized at 85 ° C for 6 hours.
Качественные показатели ферромагнитной жидкости, полученной при различных параметрах способа изобретения, приведены в таблице.Qualitative indicators of the ferromagnetic fluid obtained with various parameters of the method of the invention are shown in the table.
Количественные показатели качества жидкости, полученной по изобретению, определяли:Quantitative indicators of the quality of the liquid obtained according to the invention were determined:
- намагниченность насыщения по известной методике [Перминов С.М. Разработка способа, устройства и методики измерения намагниченности нанодисперсной магнитной жидкости. Вестник ИГЭУ. 2009. Вып.3. С.1-4];- saturation magnetization by a known method [Perminov S.M. Development of a method, device and method for measuring the magnetization of nanodispersed magnetic fluid. Bulletin of ISEU. 2009. Issue 3. C.1-4];
- плотность по ГОСТ 18995.1-73;- density according to GOST 18995.1-73;
- вязкость на вискозиметре "Реотест-2.1".- viscosity on the Reotest-2.1 viscometer.
Данные таблицы с очевидностью показывают высокое качество ферромагнитной жидкости, полученной по заявленному изобретению:These tables clearly show the high quality of the ferromagnetic fluid obtained according to the claimed invention:
- повышение намагниченности насыщения на 25÷30%;- increase saturation magnetization by 25 ÷ 30%;
- повышение плотности на 5%;- increase in density by 5%;
- возможность варьировать вязкость в более широком диапазоне.- the ability to vary the viscosity in a wider range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010122514/07A RU2426187C1 (en) | 2010-06-03 | 2010-06-03 | Method of preparing ferromagnetic liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010122514/07A RU2426187C1 (en) | 2010-06-03 | 2010-06-03 | Method of preparing ferromagnetic liquid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2426187C1 true RU2426187C1 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44754753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010122514/07A RU2426187C1 (en) | 2010-06-03 | 2010-06-03 | Method of preparing ferromagnetic liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2426187C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200521U1 (en) * | 2020-05-26 | 2020-10-28 | Алексей Николаевич Темников | Portable Magnetic Field Display Scanner |
-
2010
- 2010-06-03 RU RU2010122514/07A patent/RU2426187C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200521U1 (en) * | 2020-05-26 | 2020-10-28 | Алексей Николаевич Темников | Portable Magnetic Field Display Scanner |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Santos et al. | Synthesis and characterization of magnetic ionic liquids (MILs) for CO2 separation | |
Lin et al. | Growth–dissolution–regrowth transitions of Fe3O4 nanoparticles as building blocks for 3D magnetic nanoparticle clusters under hydrothermal conditions | |
Yan et al. | Preparation of Fe 3 O 4/polystyrene composite particles from monolayer oleic acid modified Fe 3 O 4 nanoparticles via miniemulsion polymerization | |
Wang et al. | Phase behavior for the [Bmim] BF4 aqueous two-phase systems containing ammonium sulfate/sodium carbonate salts at different temperatures: Experimental and correlation | |
RU2462420C1 (en) | Method of producing magnetic liquid | |
RU2426187C1 (en) | Method of preparing ferromagnetic liquid | |
Setoodeh et al. | Enhancing of asphaltene adsorption onto Fe3O4 nanoparticles coated with metal-organic framework Mil-101 (Cr) for the inhibition of asphaltene precipitation | |
Marsden et al. | 214. On monolayers of isomeric unsaturated compounds | |
RU2384909C1 (en) | Method of preparing magnetic liquid | |
RU2208584C2 (en) | Method of preparing magnetic fluid | |
SU568598A1 (en) | Method of obtaining ferroliquids | |
RU2394295C2 (en) | Method of preparing magnetic liquid | |
RU2618069C1 (en) | Method of producing magnetic liquid | |
RU2517704C1 (en) | Method of producing polyethylsiloxane-based ferromagnetic liquid | |
RU2399978C2 (en) | Method of preparing magnetic liquid | |
RU2653022C2 (en) | Method of producing magnetic liquid | |
RU2597376C1 (en) | Method of producing magnetic liquid | |
RU2024085C1 (en) | Process of manufacture of ferromagnetic fluid | |
CN103450889A (en) | Nano-material with optomagnetic double encryption functions and preparation method and application thereof | |
RU2441294C1 (en) | Method to produce magnetic fluid | |
Ivanova et al. | Specific features of spin-variable properties of [Fe (acen) pic 2] BPh 4· n H 2 O | |
RU2585803C1 (en) | Method for preparation of solution for supplementary feeding of fruit trees | |
RU2608417C1 (en) | Peptizing agent for synthesis of magnetically active water-based liquid | |
Wu et al. | Crystalline-magnetism action in biomimetic mineralization of calcium carbonate | |
SU833545A1 (en) | Method of producing paramagnetic liquid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120604 |