[发明专利]超高真空密封装置用的磁流体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及密封技术领域，特别涉及超高真空密封装置用的磁流体的制备方法。

背景技术

磁流体又称磁性流体或磁性胶体，是一种具有超顺磁特性的胶体材料，它兼有固体磁性材料的磁性和液体的流动性。

它是借助于表面活性剂的作用，将纳米磁性粒子高度均匀地分散在载液中形成的稳定的胶体溶液，在重力、离心力和磁场力的作用下不凝聚也不沉淀，是近年来出现的一种新型功能材料。

磁流体主要具有如下几个特性：(1)磁特性：即磁流体的超顺磁性。磁流体的磁化强度随磁场强度的增大而上升，甚至在高磁场情况下也很难趋于饱和，并无磁滞现象，即矫顽力和剩磁均为零。(2)粘滞性：当外加磁场时，各个微粒内的自传按磁场方向排列，微粒的旋转被控制，其表观粘度增加。磁流体的粘滞性服从牛顿内摩擦定律。因此，对磁流体流动状态的控制可通过外加磁场对其粘性的控制来实现。(3)双折射性：将磁流体做成几十微米的薄膜，在外加磁场时，其中的强磁性微粒按磁场方向排列，产生光的双折射现象。(4)流变性：在磁场存在下，磁流体具有良好的流变学性能。在均匀横向磁场中，磁流体运动出现紊流结构；在旋转磁场中，磁流体会出现涡流等现象。(5)磁浮性：在磁场作用下，磁流体被吸引到磁场方向，但磁流体中的非磁性颗粒反而向磁场弱的方向移动。因此，磁流体中的非磁性颗粒与阿基米德的浮力一样受到浮力，该浮力根据磁场强度和磁流体的磁化的不同有所变化。(6)磁热效应：当磁场强度改变时，磁流体的温度也会改变，即当磁流体进入较高磁场强度区域时，磁流体被加热；在离开磁场区域时，磁流体被冷却。磁流体的饱和磁化强度随温度的升高而降低，至居里点时消失，利用这一作用，将磁流体置于适当温度和梯度磁场下，磁流体就会产生压力梯度从而流动。

磁流体的种类很多，可按超微磁性粒子种类、载液类型等方法划分。

按超微磁性粒子种类可分为：(1)铁氧体磁流体：这类磁流体的超微粒子是铁氧体系列，如Fe₃O₄、r-Fe₂O₃、MnFe₂O₄、ZnFe₂O₄等。(2)纳米金属基磁流体：这类磁流体的超微粒子选用Ni、Co、Fe等纳米金属微粒及其合金。(3)氮化铁磁流体：这类磁流体的超微粒子选用氮化铁。

按载液类型可分为：水、有机溶剂(庚烷、甲苯)、碳氢化合物(合成剂、石油)、合成酯、聚二醇、氟聚醚、卤代烃、硅碳化合物等类磁流体。

针对不同的磁性微粒和载液，所采用的表面活性剂也有很多种，主要有油酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、柠檬酸、聚丙烯酸等。

磁流体由磁性微粒、表面活性剂和载液三者组成。关于载液的选择，一般是以低蒸发速率，低粘度，高化学稳定性，耐高温和抗辐射为标准，但是同时满足上述条件是非常困难的。表面活性剂要求既能适应于一定的载液性质，又能适应于一定磁性颗粒的界面要求，这就更加困难。因此，要获得一种稳定性好，性能高的磁流体，必须要对超微磁性粒子、表面活性剂和载液作深入的研究，必须进行大量的科学试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种超高真空密封装置用的磁流体的制备方法，它具有如下优点：对实验仪器和操作条件的要求较低，在水浴中便能完成；原料便宜易购，操作简单，可以进行大规模生产；制备的磁流体能耐210℃高温，具有低饱和蒸气压、高磁饱和强度、低启动扭矩、高稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超高真空密封装置用的磁流体的制备方法，其特征在于采用以下步骤：

A)、将Fe²⁺的可溶性盐和Fe³⁺的可溶性盐分别配成一定浓度的水溶液；按Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比1∶2，量取上述溶液进行混合；

B)、将所得混合溶液置于80℃恒温水浴中，搅拌的同时加入过量氨水，生成Fe₃O₄颗粒；搅拌10-20min后滴加油酸，油酸与混合溶液中生成的Fe₃O₄的摩尔比为0.12∶1～0.16∶1；继续搅拌20-30min后，过滤得黑色沉淀物；将上述黑色沉淀物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤，过滤、晾干，获得包覆有油酸的磁性纳米Fe₃O₄颗粒；