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硅油基Fe_3O_4磁性液体制备工艺条件的优化

周红梅  
【摘要】: 硅油基磁性液体是一种既有固体磁性又有液体流动性的功能材料。与传统的水基、煤油基等磁性液体相比,具有稳定的化学性能、良好的耐热性能且随着温度的改变其粘度变化很小的特点。适用于工作环境温度较高、载液粘度随温度的改变要求变化很小的场合,拓宽了传统磁性液体的应用领域。 文章阐述了用化学共沉淀法制备硅油基Fe_3O_4磁性液体的研究结果。在Fe~(2+)、Fe~(3+)铁盐配比及NaOH摩尔浓度一定的条件下,用正交实验考察了反应温度、搅拌转速、反应时间、pH值等主要工艺参数的变化对Fe_3O_4磁粒子的形成、形貌及粒径的影响。通过对不同表面活性剂的筛选,确定了使用的表面活性剂,选择了与表面活性剂及硅油均能相溶的过渡液,用正交实验考察了Fe_3O_4磁粒子、表面活性剂、过渡液三者的用量对硅油基磁性液体的磁性能和稳定性的影响,根据饱和磁化强度和透光率值的不同,确定了三者之间的理想配比。考察了分散方式对磁性液体的稳定性影响。制备出饱和磁化强度(μ_0M_s)为897.4Gs、透光率为3.2%的硅油基Fe_3O_4磁性液体。用透射电镜(TEM)观测Fe_3O_4磁粒子的形貌及粒径、用X射线衍射研究晶相结构、用振动样品磁强计(VSM)测试硅油基Fe_3O_4磁性液体的饱和磁化强度、用傅立叶变换红外光谱仪(IR)检测表面活性剂在Fe_3O_4磁粒子表面的吸附方式。实验结果表明,在反应物料配比及摩尔浓度一定的条件下,制备Fe_3O_4磁粒子理想的工艺参数为:反应温度60℃、搅拌速度700r/min、反应时间2.5h。用于制备的硅油基磁性液体的Fe_3O_4磁粒子的适宜粒径为10.96nm,其主要形貌为球形,晶格结构为四面体。Fe_3O_4磁粒子、表面活性剂、过渡液三者之间的最佳配比为8.0(g)∶0.6(g)∶9mL。表面活性剂与Fe_3O_4磁粒子表面的吸附方式为化学吸附。


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