[发明专利]磁性流体

说明书

本发明属于流体等领域，其包含磁性颗粒，例如铁磁性颗粒，反铁磁性颗粒，亚铁磁性颗粒，合成磁性颗粒，顺磁性颗粒，超顺磁性颗粒，例如磁性流体，稳定磁性颗粒的方法，这些流体和官能化颗粒的用途。这样的流体具有广泛的多种应用，例如密封剂、传感器、生物医学等。

发明领域

本发明属于包含磁性颗粒的流体等的领域，例如磁性流体，稳定磁性颗粒的方法，这些流体和官能化颗粒的用途。这样的流体具有广泛的多种应用，例如在生物医学中作为密封剂、传感器等。

发明背景

不同的专利文献和科技文献描述了包含磁性颗粒的流体。

磁性流体是一类智能材料，其在外部磁场存在下可逆地和快速地(毫秒)改变了它们的性能。这些流体可以在施加磁场如约1T量级的磁通量密度时表现出表观粘度几个数量级的改变。确定了下面的两个子类。

铁磁流体涉及这样的液体，其在磁场存在下变成强磁化的。典型地，铁磁流体是胶体液体，其是由悬浮在载体流体(通常是有机溶剂或者水)中的纳米级铁磁性或者亚铁磁性颗粒组成。典型地，每个微小颗粒用表面活性剂完全涂覆，来抑制团聚。一个缺点是可以将较大颗粒从另外均匀的胶体混合物中除去，形成单独的磁性灰团块，例如当曝露于强磁场时。

铁磁流体和磁流变性流体(MR流体)之间的一个差异是颗粒的尺寸。铁磁流体中的颗粒主要由纳米颗粒组成，其在正常条件下将不沉降。MR流体颗粒主要由微米级尺寸的颗粒组成，其将随时间沉降，这归因于颗粒和它的载体流体之间固有密度的差异。结果，这两种流体具有非常不同的应用。

许多现有技术磁性流体的一个问题是它们不是足够稳定的，特别是随时间不稳定。因此，它们不能更长期存储。许多现有技术流体在较高温度(例如在流体应用和生产的温度)和在低蒸气压力也不是稳定 的。甚至进一步地，它们在使用时、特别是在外磁场(梯度)中使用时也是不稳定的。

现有技术流体的生产方法典型地是耗时的(慢)，没有效率的，例如在所用能量和化学品方面，并且是费力的。

另一问题是许多包含磁性颗粒的流体不能经受住高压力差，例如在密封应用中。同样，所述流体在存在相对低的外磁场(梯度)时也不能使用，因为这些流体的磁性是不足的。获得流体会是复杂的，这归因于要求的稳定程序、高温度和惰性气氛，和透析处理。由此限制了现有技术流体的应用。

要注意的是，有时候已经从原理的观点，不能获得在不同现有技术文献中关于例如所获得的密度的权利要求书。

现有技术流体的一个问题是它们起泡，特别是当搅拌时。该问题经常不被公认为如此，例如因为流体仅仅以实验室规模使用。但是，很显然对于产生大量流体，泡沫是一个问题，例如在控制性方面。

一些现有技术方法在相对高的OH^-浓度形成了磁性颗粒。为了控制例如粒度和颗粒组成，需要使用80-95℃的相对高的温度。没有这样的额外措施，不能获得例如磁铁矿。

要注意的是，涂覆纳米颗粒本身是现有技术已知的，例如用于其保护。经涂覆的颗粒固有地不涉及能够在分散体中致密化的颗粒。虽然磁性颗粒的涂覆本身是已知的，但是这典型地不涉及提供用于一种或多种现有问题的解决方案。

另外，一些现有技术描述了基于本发明能够涉及形成具有低浓度分散颗粒(最多5-7vol％)的预分散体的方法。例如，DE10205332A1描述了一种在氩气氛下形成的磁性分散体。同样，Yu J-H等人(J.Magnetism ad Magnetic Materials，第304卷，2006年9月，第e16-e18页)描述了一种水基分散体，其在惰性气氛下用油酸涂层形成，它被认为是不合适的。同样，Lin等人(J.Coll.And Interface Science，第291卷，2005年11月，第411-420页)描述了一种分散体，其在惰性气氛下用具有高分子量和长聚合链的聚丙烯酸(PAA)涂层形成，它被认为 是不合适的。这些文献都没有描述高密度分散体。实际上，所形成的分散体被认为不适于高密度分散体。