化工进展 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (06): 2665-2673.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0072
收稿日期:
2019-01-10
出版日期:
2019-06-05
发布日期:
2019-06-05
通讯作者:
吴张永
作者简介:
陈文(1989—),男,硕士研究生,研究方向为流体传动与控制。E-mail:<email>cw_astc@163.com</email>。
基金资助:
Wen CHEN(),Zhangyong WU(),Lianzhi ZHANG,Xiaoming CAI,Qichen ZHU
Received:
2019-01-10
Online:
2019-06-05
Published:
2019-06-05
Contact:
Zhangyong WU
摘要:
目前,磁流体的制备方法多为化学共沉淀法,关于磁流体微乳化制备工艺及有磁场沉降稳定性的研究较少。采用单因素和均匀实验设计方法,判定分散剂及其质量分数对环烷基NiFe2O4磁流体沉降稳定性的影响。本文采用微乳化法制备环烷基NiFe2O4磁流体,通过样品沉降系数和黏度特性,研究分散剂种类与其质量分数、NiFe2O4纳米磁性颗粒质量分数、乳化剂种类及温度对磁流体有磁场沉降稳定性的影响,得到制备环烷基NiFe2O4磁流体的较佳参数值。研究结果表明:当十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)与油酸(OA)的质量分数在1%~6%范围内,环烷基NiFe2O4磁流体的沉降稳定性较好,并且SDBS与OA的含量对其稳定性的影响大于SDS;当分散剂定量时,随着NiFe2O4纳米磁性颗粒质量分数的增加,磁流体先表现出较好的稳定性,后逐渐出现团聚;在一定温度时,乳化剂Surf CA20有利于磁流体内部形成液晶相,减小液珠间吸引势能并且降低磁性颗粒的聚结速度,提高磁流体的有磁场沉降稳定性。
中图分类号:
陈文, 吴张永, 张莲芝, 蔡晓明, 朱启晨. 环烷基NiFe2O4磁流体的制备及有磁场沉降稳定性[J]. 化工进展, 2019, 38(06): 2665-2673.
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样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂 Ⅰ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | |||
1 | OA | SDBS | 1 | 0.98 | 0.96 | 0.96 | 0.96 | 0.96 |
2 | SDS | 1 | 0.96 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | |
3 | BS-12 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |
4 | CTMAB | 0.64 | 0.6 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | |
5 | GLT | 1 | 0.96 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | |
6 | PEG400 | 0.48 | 0.42 | 0.38 | 0.32 | 0.32 | 0.32 | |
7 | PEG6000 | 0.64 | 0.59 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 |
表1 油酸(OA)和分散剂I种类与沉降系数关系
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂 Ⅰ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | |||
1 | OA | SDBS | 1 | 0.98 | 0.96 | 0.96 | 0.96 | 0.96 |
2 | SDS | 1 | 0.96 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | |
3 | BS-12 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |
4 | CTMAB | 0.64 | 0.6 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | |
5 | GLT | 1 | 0.96 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | |
6 | PEG400 | 0.48 | 0.42 | 0.38 | 0.32 | 0.32 | 0.32 | |
7 | PEG6000 | 0.64 | 0.59 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 |
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂 Ⅰ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | |||
1 | SA | SDBS | 0.83 | 0.69 | 0.61 | 0.43 | 0.43 | 0.43 |
2 | SDS | 0.81 | 0.69 | 0.6 | 0.43 | 0.42 | 0.42 | |
3 | BS-12 | 0.69 | 0.65 | 0.6 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | |
4 | CTMAB | 0.51 | 0.45 | 0.33 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | |
5 | GLT | 0.46 | 0.42 | 0.36 | 0.29 | 0.29 | 0.29 | |
6 | PEG400 | 0.4 | 0.4 | 0.3 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | |
7 | PEG6000 | 0.46 | 0.41 | 0.35 | 0.27 | 0.27 | 0.27 |
表2 硬脂酸(SA)和分散剂I种类与沉降系数关系
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂 Ⅰ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | |||
1 | SA | SDBS | 0.83 | 0.69 | 0.61 | 0.43 | 0.43 | 0.43 |
2 | SDS | 0.81 | 0.69 | 0.6 | 0.43 | 0.42 | 0.42 | |
3 | BS-12 | 0.69 | 0.65 | 0.6 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | |
4 | CTMAB | 0.51 | 0.45 | 0.33 | 0.21 | 0.21 | 0.21 | |
5 | GLT | 0.46 | 0.42 | 0.36 | 0.29 | 0.29 | 0.29 | |
6 | PEG400 | 0.4 | 0.4 | 0.3 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | |
7 | PEG6000 | 0.46 | 0.41 | 0.35 | 0.27 | 0.27 | 0.27 |
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂Ⅱ | 分散剂Ⅰ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | ||||
1 | OA | SDBS | SDS | 1 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 |
2 | BS-12 | 0.29 | 0.2 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
3 | CTMAB | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
4 | GLT | 0.9 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | ||
5 | PEG400 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | ||
6 | PEG6000 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 |
表3 分散剂Ⅱ种类与沉降系数关系(OA与SDBS确定)
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂Ⅱ | 分散剂Ⅰ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | ||||
1 | OA | SDBS | SDS | 1 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 |
2 | BS-12 | 0.29 | 0.2 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
3 | CTMAB | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
4 | GLT | 0.9 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | ||
5 | PEG400 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | ||
6 | PEG6000 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 |
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂Ⅰ | 分散剂Ⅱ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | ||||
1 | SA | SDS | SDBS | 1 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 |
2 | BS-12 | 0.3 | 0.27 | 0.2 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | ||
3 | CTMAB | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
4 | GLT | 0.8 | 0.76 | 0.73 | 0.73 | 0.73 | 0.73 | ||
5 | PEG400 | 0.17 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
6 | PEG6000 | 0.15 | 0.15 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 |
表4 分散剂Ⅱ种类与沉降系数关系(SA与SDS确定)
样品 | 分散剂Ⅲ | 分散剂Ⅰ | 分散剂Ⅱ | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | ||||
1 | SA | SDS | SDBS | 1 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 |
2 | BS-12 | 0.3 | 0.27 | 0.2 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | ||
3 | CTMAB | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
4 | GLT | 0.8 | 0.76 | 0.73 | 0.73 | 0.73 | 0.73 | ||
5 | PEG400 | 0.17 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
6 | PEG6000 | 0.15 | 0.15 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 |
样品 | 分散剂Ⅰ | 分散剂Ⅱ | 分散剂Ⅲ | 乳化剂 | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | |||||
1 | SDBS | SDS | OA | Surf CA20 | 1 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 |
2 | Span-80 | 1 | 1 | 1 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | |||
3 | Span-60 | 1 | 1 | 1 | 0.96 | 0.96 | 0.96 |
表5 乳化剂种类与沉降系数关系
样品 | 分散剂Ⅰ | 分散剂Ⅱ | 分散剂Ⅲ | 乳化剂 | 沉降系数 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0周 | 1周 | 2周 | 3周 | 4周 | 5周 | |||||
1 | SDBS | SDS | OA | Surf CA20 | 1 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 |
2 | Span-80 | 1 | 1 | 1 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | |||
3 | Span-60 | 1 | 1 | 1 | 0.96 | 0.96 | 0.96 |
组号 | SDBS质量分数/% | SDS质量 分数/% | OA质量 分数/% | 第五周沉降 系数/% |
---|---|---|---|---|
1 | 1 | 2 | 3 | 81 |
2 | 2 | 4 | 6 | 90 |
3 | 3 | 6 | 2 | 86 |
4 | 4 | 1 | 5 | 89 |
5 | 5 | 3 | 1 | 85 |
6 | 6 | 5 | 4 | 98 |
表6 SDBS、SDS和OA质量分数与沉降系数关系
组号 | SDBS质量分数/% | SDS质量 分数/% | OA质量 分数/% | 第五周沉降 系数/% |
---|---|---|---|---|
1 | 1 | 2 | 3 | 81 |
2 | 2 | 4 | 6 | 90 |
3 | 3 | 6 | 2 | 86 |
4 | 4 | 1 | 5 | 89 |
5 | 5 | 3 | 1 | 85 |
6 | 6 | 5 | 4 | 98 |
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