迟佳龙，布和巴特尔，黄波

Fe2+的含量对烃基磁性流体粘度的影响

迟佳龙，布和巴特尔，黄波

（黑龙江省化工研究院磁流体工程中心，黑龙江哈尔滨150078）

烃基磁性流体主要应用在扬声器上，粘度是它的最重要的技术指标，可直接影响扬声器的性能。本文简述了用共沉淀的方法的制备纳米Fe3O4磁粉，用不同比例的Fe2+和Fe3+制备出的纳米Fe3O4磁粉制备烃基磁性流体，并对其粘度进行分析。

磁性流体；烃；粘度

磁性流体是早在上个世纪60年代由美国的航天航空局发明的一种液体磁性材料，应用于宇宙工作服运动部位的密封和液体燃料的运输[1]。磁性流体是由磁粉、载液、表面活性剂、其它添加剂等组成。将纳米级磁粉在表面活性剂的作用下均匀分散在载液中，再通过加入其它添加剂对其进行改性得到的。

磁性流体中的磁粉可以是Fe3O4、Fe3N、COFe2O4，目前，应用最广的是Fe3O4。载液可以是水、矿物油、植物油、合成油（单酯、双酯、多元醇酯、聚酯）、合成烃（聚烯烃、直链烃)、聚醚（聚氟醚、聚苯醚、聚丙醚）等。磁粉的制备方法有共沉淀法、溶胶凝胶法、球磨法等，目前应用最多的是共沉淀法。

烃基磁性流体是世界上应用量较大的一种磁性流体，它主要应用在各种型号的扬声器上，粘度是其最重要的技术指标，直接决定的扬声器的好坏。本文采用共沉淀法制备纳米Fe3O4，并着重介绍Fe2+和Fe3+摩尔质量比例对烃基磁性流体的粘度影响。

1 烃基磁性流体的制备

1.1 仪器及试剂

JBD50-D增力型搅拌器（金坛实验仪器厂）；2000W加热套（天津泰斯特仪器有限公司）；JDN-1旋转粘度计（上海精诚仪器厂）。

合成烃（PAO7、PAO25、PAO40）、FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、NH3·H2O、油酸、表面活性剂、分散剂、抗氧剂以上试剂均为分析纯。

1.2 Fe3O4磁粉的制备[2]

（1）Fe2+和Fe3+按摩尔比为5∶0、分别称取50gFeCl3·6H2O（A.R.），用100mL蒸馏水溶解，称取20g FeCl2·4H2O（A.R.），用50mL蒸馏水溶解，将上述两种溶液在250mL的烧杯中混合。

（2）500mL烧杯中加入100mL NH3·H2O，在快速搅拌的同时迅速倒入上述混合溶液。

（3）搅拌10min后升温到90℃，同时加入5mL油酸。搅拌40min后调节pH值调到8。

（4）分离出Fe3O4磁粉，并用蒸馏水清洗5次，再用甲醇清洗。烘干备用。

（5）分别按照摩尔比5.2∶10、5.4∶10、5.6∶10、5.8∶10、6∶10称取Fe2+和Fe3+，按照以上步骤制备出不同比例的纳米Fe3O4磁粉。

1.3 磁性流体的制备

（1）称取25gFe3O4磁粉，加入装有100mL环己烷的烧杯中，80℃搅拌5min后放在强磁铁上10min，将上层液体移入另外一个烧杯中待用。

（2）分别称取5g胺类表面活性剂和3g酚类分散剂用环己烷80℃搅拌溶解。

（3）将上述两种溶液混合并加热快速搅拌均匀。将30g合成烃载液加入混合液中快速加热搅拌。

（4）加入5%的抗氧剂搅拌10min。用离心机将未分散的颗粒分离掉。过滤得到稳定烃基磁性流体。

2 烃基磁性流体的粘度性能分析

不同Fe2+和Fe3+比例的纳米Fe3O4磁粉，得到不同的烃基磁性流体。经过粘度计测定，得到如下数据：

表1 载液为PAO7Tab.1Contains liquid is PAO7

图1 载液为PAO7的粘温曲线Fig.1Viscosity-temperature curve of carrier fluid is PAO7

表2 载液为PAO25Tab.2Contain liquid is PAO25

图2 载液为PAO25的粘温曲线Fig.2Viscosity-temperature curve of carrier fluid is PAO25

表3 载液为PAO40Tab.3Contain liquid is PAO40

图3 载液为PAO40的粘温曲线Fig.3Viscosity-temperature curve of carrier fluid is PAO40

由3组图表可见，通过摩尔比5∶10、5.2∶10、5.4∶10、5.6∶10、5.8∶10、6∶10 Fe2+和Fe3+制备出的纳米Fe3O4磁粉，在制备成不同烃基磁性流体后，它的粘度都是由大变小，再由小变大。颜色是由棕变黑在变棕黑。这是因为在制备纳米Fe3O4磁粉时，Fe2+极不稳定，有一部分会氧化为Fe3+，这就造成了Fe2+和Fe3+比例不平衡，不能达到1:2的最佳比例比例状态。从而产生更多的Fe2O3。由于Fe3O4比Fe2O3摩尔质量大，所以在制备烃基磁性流体时称取磁粉时，Fe2O3含量多的磁粉摩尔量多，粘度大，颜色发棕色。

3 结论

通过以上实验可以看出，纳米Fe3O4磁粉的含量直接决定烃基磁性流体的粘度，而Fe2+和Fe3+比例是决定纳米Fe3O4磁粉纯度的关键，纯度高的磁粉制备出的磁性流体粘度越小，磁性流体中的纳米Fe3O4磁粉摩尔质量百分比也越大。所以调整好Fe2+和Fe3+比例就能够制备出高质量的烃基磁性流体。

［1］V.Bashtovoy,B.M.Berkovsky.Magnetic Fluid and Application Handbook［M］.NewYork:HemispherePublishingCorporation,1996.

［2］Borduz,Lucian Tsuda,Shiro Hirota,et al.Ferrofluid composition and process［P］.US：6,277,298，2001-08-21.

Effect of Fe2+content on viscosity of hydrocarbon magnetic fluid

CHI Jia-long,BUHE Butter,HUANG Bo
（Center of Magnetic Fluid Engineering,Heilongjiang Institute of Chemical Engineering,Harbin 150078,China）

Hydrocarbon Magnetic fluids are used in the magnetic speaker,the viscosity is the most important technical indicators,it can directly affect the performance of the speaker.This paper describes the co-precipitation method for preparing nanometer Fe3O4magnetic,with different proportions of Fe2+and Fe3+nano prepared Fe3O4magnetic fluid The hydrocarbon powder was prepared and its viscosity was analyzed.

magnetic fluid；hydrocarbon；viscosity

TM271

A

1002-1124（2014）04-0065-04

2013-12-25

迟佳龙（1981-），男，工程师，2004年毕业于黑龙江大学，现从事磁流体方面的研究工作。