В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 7
Текст из файла (страница 7)
На основе конденсаторного масла получены образцы магнитных жидкостей с намагниченностью насьпцения 70 — 75 кА/и. Тур 5 и нные и а ела — это нефтяные дистиллятные масла кислотно-земельной очнстки, для которых установлено пять марок [291: 1) масло 22п (турбинное Л с присадкой ВТИ-1 0,009 — 0,15%); 2) масло 22 (турбинное Л); 3) масло 30 (турбинное УТ); 4) масло 46 (турбинное Т); 5) масло 57 (турборедукторное). В табл. 1.4 приведена кинематическая вязкость этих масел при температуре 50'С, температура вспышки в открытом тигле (1"„) и температура застывания (/все) для турбинных масел.
Намагниченность насыщения магнитных жидкостей на основе масла 22 равна 60 — 65 кА/м. И нду стр и а льны е м а сл а представляют собой нефтяные дистиллятные масла различной степени очистки. Из сернистых нефтей получают индустриальные масла, приведенные в табл. 1.5. В зависимости от кинематической вязкости при 50'С все индустриальные масла подразделяют иа пять марок: 12 (бывшее веретенное 2); 20 (веретенное 3); 30 (машинное Л); 45 (мапшнное С); 50 (машинное СУ (лубрикетинг) ).
На основе масел ИС-12 и ИС-20 получены магнитные жидкости с максимальной намагниченностью насыщения 65 — 70 кА/м. Вазелиновые масла — нефтяные дистпллятные масла глубокой очистки без цвета и запаха. Температура застывания вазелинового промышленного масла (МВП) (ГОСТ 1805 — 76) не превышает 60'С. Температура вспышки вазелинового медицинского масла (ГОСТ 3164 — 52) в закрытом тигле не ниже 185'С. Его кинематическая вязкость при температуре 50 'С находится в интервале тз = (2,8 — 3,6) 10 — з мз/с. На основе медицинского вазелинового масла получены магнитные жидкости с намагниченностью 50 — 60 кА/м. Вакуумные нефтяные масла содержат узкую фракцию углеводородов, в которой отсутствуют наиболее реакционноспособные непредельные углеводороды с общей формулой С„Нз~гь Основными параметрами, характеризующими качество вакуумных масел, являются давление насыщенного пара, вязкость, влагостойкость и термоокислительная стабильность.
Термоокислительная стабильность определяется по увеличению вязкости при 50 'С после прогревания 200 мл масла воздухом при 200 'С в течение 5 ч, который пропускается через слой масла со скоростью 1 л/мин. Влагостойкость характеризуется поглощением 100 мл масла водой при 20 'С и медленной подаче 75 мл воды в течение 40 мин при непрерывном перемешивании. Объем воды в масле после отстаивания смеси в течение 30 мин находится гидридпым методом. Масло ВМ-4 является остатком машинного масла СУ (ГОСТ 20799 — 75) после удаления вакуумной разгопкой 15% головной фракции. Для него характерны невысокие стабильность и влагостойкость.
Масло ВМ-6 получают из машинного масла С раз- на основе вакуумных масел диспергироваине концентрата проводилось в присутствии антиокислительпых присадок и сложных эфиров. Максимальная намагниченность насыщения магнитных жидкостей на основе масла ВМ-1 — 50 — 60 кЛ/м, а на основе ВМ-6 — 72 кЛ/м.
Кремнийорганическая основа. Кремнийорганические жидкости — соединения, молекулы которых состоят из чередующихся атомов кремния и кислорода с присоединенными углеводородными радикалами по свободным связям кремния [311. Кремнийорганическне жидкости, например полиметилснлоксановые (ПМС), полиэтцлснлоксаповые (ПЭС), полифенил мети лсилоксановые (ПФМС), характеризуются низким давлением пара, низкой температурой плавления, хорошими диэлектрическими и гидрофобными свойствамн, низким температурным коэффициентом вязкости, малым поверхностным натяжением в сочетании с хорошей теплопроводностью и термоокислительной стабильностью.
Они нетокснчны, негорючи, невзрывоопасны н не обладают коррозионной активностью. Низкая температура плавления и достаточная термическая стойкость позволяют применять некоторые кремнийорганнческие жидкости в интервале температур — 70 — 370'С. Существенным недостатком этих жидкостей является их высокая стоимость. Теплофизические свойства полиорганосилоксановых жидкостей ПЭС-5 и ПФМС-2/5 Л приведены в прил.
4. Процесс производства магнитных жидкостей на кремннйорганической основе осуществлялся в той же последовательности, что и на углеводородах, т. е. вначале изготавливали концентрат, который затем днспергировали в определенном объеме жидкой основы. В качестве стабилизатора применялась смесь поверхностно-активных веществ, что позволило получить образцы магнитной жидкости на полнфеннлметнлсилоксане с намагниченностью насыщения 30 — 40 кЛ/м. Фторорганическая основа.
Повышенный интерес к фтороргашгческнм жидкостям обусловлен тем, что они обладают высокой химической инертностью — не взаимодействуют н не смешиваются с водой, кислотами, щелочами и углеводородами. Первые попытки производства жидкости на магнетнте, полученном описанным выше методом химической конденсации, не дали положительного результата из-за неполного обезвоживания магнетита в процессе его перевода из водной среды во фторорганическую, что свя- вано, по-видимому, с инертностью фторорганической основы. В дальнейшем методика была усовершенствована и удалось осуществить пептизацпю магнетита во фторорганической основе с помощью перфторированных поверхностно-активных веществ прн постоянном перемешнванни и нагреве смеси до -90'С.
На основе одного из насыщенных фторуглеводородов по указанной методике получена магнитная жидкость, у которой М =42 кЛ/м и р=2060 кг/мз. Водная основа. Вода является полярным растворителем, и в ней могут происходить процессы гпдратацпн дисперсного магнетита с образованием немагнитных соединений. Следовательно, в процессе получения магнитной жидкости на водной основе необходимо защищать поверхность частиц от окисления.
Стабилизация высокодисперсного магнетита, выпавшего в осадок, проводилась с помощью олеата натрия в сочетании с додециламином (добавка додецилампна состанляла сотые доли процента по массе). С использованием найденного опытным путем оптимального соотношения между магнетитом и олеатом натрия получены магнитные жидкости на основе воды с намагниченностью насыщения 40 — 45 кА/м. При приготовлении нетокснчных магнитных жидкостей на водной основе токсичный додецпламин заменялся одним из высокомолекулярных спиртов (функциональная группа ОН), сульфокислотой (функциональная группа Н50з) или амином (функциональная группа ХНз). 1.З.
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ Дисперсная фаза в магнитных жидкостях — зто частицы ферри- или ферромагнетиков, которые относятся к сильномагнитным веществам и намагничиваются в сравнительно слабых полях (Н=10Я вЂ” 10' Л/м). Как известно, в массивном ферромагнетике возникают энергетически выгодные элементарные области самопроизвольной намагниченности — домены. Домены, спонтанно намагниченные до состояния насыщения, располагаются преимущественно вдоль направлений «легкого» намагничивания.
Прп отсутствии внешнего магнитного поля материал в целом непамагничен, так как направление магнитных моментов отдельных доменов неупорядочено. Внешнее магнитное поле ориентирует элементарные магнитные моменты в образце, и он намагничивается. Пока намагниченность сравнительно мала, она увеличи- вается пропорционально напряженности поля: (1.12) Коэффициент пропорциональности ув называют начальной магнитной восприимчивостью вещества. Он характеризует его «податливость» процессу намагничивания.
Связь между напряженностью поля и намагниченностью можно записать в виде соотношения (1.12) лишь при совпадении указанных величин по направлению. Магнитная индукция связана с намагниченностью соотношением В = и (0+ й4) = р (1 + 1) Н = )4 Н, (1.13) где на= ц0(1+к) — константа, называемая абсолютной проницаемостью. Для вакуума т=О, р~=рч=1,26Х р',1О-з Гн/м. Графики зависимости намагниченности или магнитной индукции от напряженности магнитного поля называют кривыми намагничивания, которые определяются химическим составом вещества н его структурой.
С увеличением напряженности внешнего поля число и размеры областей спонтанной намагниченности с векторами, параллельными полю (нли близкими к параллельным), возрастают за счет областей, ориентированных энергетически менее выгодно, и образец приобретает макроскопический магнитный момент, В достаточно сильных полях материал намагничивается практически до насыщения. Если затем внешнее поле выключить, то упорядоченность направлений намагничивания отдельных доменов частично сохраняется (остаточное намагничивание). Величина индукции, остающейся после снятия поля, называется остаточной В„. Наблюдаемый гнстерезис обусловлен необратимостью процессов намагничивания, которые приводят к рассеянию энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
