В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В соответствии с двумя последними операциями различа1от замену жидкой основы с сохранением поверхностно-активного вещества н с его изменением. В первом случае с помощью полярного флокулирующего агента проводят обратимую флокуляцню дисперс- ной фазы (рис. 1.7). Жидкую фазу, содержащую смесь первоначальной основы н агента, удаляют. Особенно эффективным способом разделения жидкой и твердой фаз на этой стадии процесса является магнитная сепарация, при которой твердую фазу выделяют из раствора с помощью магнитного поля. Затем стабилизированные частицы необходимо отмыть водой от остатков жидкой фазы и высушить. Как правило, последнюю операцию проводят без специального подогрева.
В дальнейшем частицы заливают новой основой и некоторое время диспергируют смесь в мельнице, в которой происходит пептизация частиц. Таким способом можно перевести частицы из основы с низкой вязкостью, для которой получают наилучшие результаты при диспергировании в шаровых мельницах, в жидкость с высокой вязкостью и низким давлением насыщенного пара, которая может длительное время эксплуатироваться в условиях разрежения. С помощью этого процесса можно также увеличить содержание дисперсной фазы в заданной основе без выпаривания жидкой фазы. Еще одна цель такой обработки — удалить избыток поверхностно-активного вещества из жидкости, чтобы снизить ее вязкость, так как обычно ПАВ обладает повышенной вязкостью по сравнению с основой. К недостаткам описанного метода переработки магнитной жидкости относятся: многоэтапность, сложность подбора флокулирующего агента, который должен сильнее взаимодействовать с поверхностно-актнвным веществом, чем первоначальная основа, и при этом не растворяться в ней.
Объем добавляемого агента зависит от типа жидкости и находится опытным путем. М(ногоэтаность метода ведет к большим потерям (до 200~0) магнитного материала и не позволяет добиться высокой производителшюсти. Кроме того, с помощью этого метода можно проводить замену основ в пределах одного класса, например один углеводород другим. Путем необратимой флокуляции заменяют жидкие основы различных классов.
Схема технологического процесса приведена на рис. 1.8. Основное требование к исходной магнитной жидкости — физическая адсорбция поверхностно-активного вещества на частицах. В качестве примера рассмотрим переработку магнетитовой магнитной жидкости на основе воды, При добавлении ацетона в жидкость происходит необратимая флокуляция частиц магнетита. Жидкую фазу, состоящую из смеси ЗО первоначальных основы и поверхностно-активного вещества, вместе с флокулирующим агентом отделяют от твердой фазы, Далее частицы отмывают водой и удаляют следы жидкой фазы.
После прогрева сухие частицы магнетита вместе с новым поверхностно-активным веществом и новой основой обрабатывают непродолжительное время в мельнице, чтобы разрушить образовавшиеся из частиц структуры. Второе поверхностна-активное вещество должно соединяться с поверхностью частиц путем хемосорбции. По этой схеме, например, из водной магнитной жидкости получена магнитная жидкость на Кру пнодис нервные частицы магнетита )э)= 1-2 мкм) Первоначальная снова )вода1 Перво поверх активно )св)) Жидкая фаза, содепжащая первоначальное порхностно.активное щество Флок агент Жидкость, содвпжипая ствтки фпокупирующег ганга Вода лаге Комачи постно вещ ест )ювзд Конечная основа диэтнлгексиловыйт эФир азелаиновой ~ кислоты вгннтная жидкость 31 диэтилгексиловом эфире азелаиновой кислоты, которая может применяться в широком диапазоне температур в условиях высокого вакуума. Необходимое условие такой переработки — подбор нового поверхностно-активного вещества, пригодного для стабилизации магнитных частиц в конечной основе.
Это вещество может не обладать особыми свойствами, которые обычно предъявляются к ПАВ при измельчении в механической мельнице. Например, поверхностно-активное вещество Аэрозоль-22 (четырехосновная соль 1ч-(1,2 дикарбооксиэтнлен) и-октадецил сульфоянтарной кислоты) применяется для повторной пептнзации частиц магнитного материала в водной среде, однако оно непригодно как вспомогательное средство при измельчении в мельницах. Замена основы магнитной жидкости другой основой с принципиально отличными свойствами открывает путь для дешевого и быстрого производства магнитных жидкостей нового класса, которые прямым путем получить не удается.
В приготовленных по этой схеме магнитных жидкостях частицы имеют увеличенные размеры по сравнению с жидкостями, полученными механическим измельчением частиц в конечной основе в присутствии нового ПАВ. Это происходит из-за повышенного размера частиц в исходной водной магнитной жидкости„которые стабилизируются в ней начальным ПАВ.
Следовательно, появляется возможность производить магнитные жидкости повышенной намагниченности. Для успешного применения магнитных жидкостей в промышленности необходимо выработать единые критерии качества нового материала и стандартизовать методы его производства. За исключением некоторых специальных магнитных жидкостей, которые получают исключительно методом механическогодиспергировання,многие магнитные жидкости можно приготовить методом химической конденсации, который позволяет механизировать процесс и, следовательно, добиться высокой производительности.
Ц4. ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕИ Получение магнетита. Рассмотрим основные особенности производства магнетитовых магнитных жидкостей для технического применения, освоенного в Институте тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова АН БССР 128). 32 11роизводство таких жидкостей должно быть технологичным, дешевым и обеспечивать высокое качество выпускаемого продукта. В большой мере этим требованиям удовлетворяет конденсацвонный химический метод, в основе которого лежит реакция (1.11).
Ее проводят в простейшем химическом реакторе с подогревом н перемешиванием. Стабильность свойств получаемых жидкостей во многом связана с тем, что для коллоидных частиц магнетита, взвешенных в воде, углеводородах, сложных эфирах, кремнийорганических и фторорганических основах, подобраны подходящие поверхностно-активные вещества и найдены оптимальные соотношения между ними и магнетитом. Кроме того, магнетитовые магнитные жидкости, как уже отмечалось, обладают намагниченностью, мало уступающей жидкостям с дисперсной фазой из таких сильных ферромагнетнков, как железо или кобальт.
Для получения магнетита требуемого состава (ГеОХ ХГе»О,) реакцию (! 11) осуществляют при небольшом (-107») избытке двухвалентного железа. Смешивая 10 4э-ные водные растворы солей ГеС!» 4Н,О, ГеС!зХ Х6Н»О и вливая их в водный раствор аммиака, который берут приблизительно в полуторном избытке, добиваются быстрой нейтрализации солей с образованием высокодисперсного магнетита. Требуемый размер частиц магнетита (5 — 15 нм) получают при использовании химикатов марки «ч» и «хч» и соблюдении условий реакции: соосаждение проводят в щелочной среде при рН-9 — 12 и температуре не выше 40 — 50'С. Ионы растворимых солей удаляют трех- илн четырехкратной промывкой магнетита дистиллированной водой (2 — 3 л на 100 г магнетита).
Затем отделяют полученный магнетит от воды. Для этого водную суспензию магнетита при перемешивании подогревают до 40 — 50'С и добавляют в нее смесь ПАВ и жидкой основы в определенных соотношениях. После тщательного перемешивания и подогрева полученной смеси до 70 — 80'С магнетит переходит из водной среды в добавленную жидкость. При этом происходит процесс отделения воды от пасты, который необходимо тщательно контролировать, чтобы получить в дальнейшем устойчивую магнитную жидкость.
В результате образуется концентрат, который состоит нз частиц магнетита, покрытых поверхностно-активным веществом, и жидкой основы. Он удобен для транспортировки, хранения и ие теряет своих свойств в течение дли- зз тельного времени. Концентрат можно диспергировать в любом объеме жидкой основы и получать таким образом магнитную жидкость с различной концентрацией Ге,Оь Разбавление производится при тщательном перемешивании и нагревании до 70 †80 'С, т.
е. при условиях, близквх к условиям получения концентрата. На заключительной стадии магнитная жидкость центрифугируется и проходит магнитную сепарацию для удаления крупных частиц. Экспериментально установлено, что для получения качественного концентрата на углеводородной основе оптимальным является следующее отношение магнетит— поверхностно-активное вещество — основа (в процентах по массе): (65 — 70%) — (1Π— 15%) — (15 — 25~/в).
Углеводородные основы. Рассмотрим магнитные жидкости на органических основах, молекулы которых образованы цепочкой из атомов углерода и водорода. При производстве этих жидкостей в качестве стабилизатора использовалась олеиновая кислота. Первые высококонцентрированные жидкости были получены на керосине. К е р о с и н — это фракция нефти, выкипающая в основном при 200 — 300 'С. Физические свойства керосина приведены в прил. 1. Полученные по методике, предусматривающей первоначальное образование концентрата, магнитные жидкости имеют максимальную намагниченность насьпцения М = (95 †1) кА/м.
Для полной характеристики тр анс фар ма торног о м а с л а, относящегося к изоляционным маслам, обычно указывают месторождение нефти, из которой получено масло, способ его очистки и наличие антиокислительных присадок. Наилучшими диэлектрическими свойствамн характеризуется трансформаторное масло селективной (фенольной) очистки с присадкой 2,6 — дитретбутил-п-крезола (ГОСТ 1012 — 72). В соответствии с ГОСТ 982 — 80 выпускается трансформаторное масло двух марок [29): марка ТКп содержит 0,2%-ную присадку 4-метил-2,6-ди-трет-бутил-фенола (ионол), масло марки ТК вЂ” без присадки.
По ТУ-381-182 — 68 трансформаторное масло получают из малосернистых беспарафинистих нефтей методом адсорбционной очистки в движущемся слое адсорбента. Такое масло содержит 0,2%-ную присадку ионола. В прил. 2 приведены физические свойства трансформаторного масла, Максимальная намагниченность насыщения магнитной жидкости, полученной на основе трансформаторного масла, М =85 — 95 кА/м. а4 Таблица 1,4 марка васка ва ' 1св, м*/с вве „с, не ниже авст' вен" не выше — !5 — 15 — 1Π— 1О 180 180 180 195 195 2,0 — 2,3 2,0 — 2,3 2,8 — 3,2 4,4 — 4,8 5,5 — 5,9 22П 22 30 46 57 Таблица 1.Б маРка масле е„еав. м'1с сеа .
'с. ие менее ~все , "С. вен' не выше — 30 — 15 го 165 180 200 ИС-12 ИСС20 ИС-45 1,0 — 1,4 1,7 — 2,3 3,8 — 5,2 Конденсаторное масло (ГОСТ 5775 — 85) получают методом глубокой очистки: нз высококачественных малосернистых беспарафинистых нефтей — кислотно-щелочной очисткой, а из восточных сернистых нефтей — фенольной. Масло, полученное в результате кислотно-щелочной очистки, имеет следующую кинематическую вязкость при температуре 20 и 50'С: тзс= (3,7— 4,5) ° 10 с мв/с; тзс — — (0,9 — 1,2) -10 — с м~/с, Температура застывания масла не превышает — 45'С, а температура вспышки (в закрытом тигле) не ниже 135'С; удельное объемное электрическое сопротивление не менее 1Огл Ом см при 20 С и нс менее 10'з Ом см при 100'С; электрическая прочность при 50 Гц и 1=20'С вЂ” не менее 200 кВ/см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
