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磁性液体(MF)是纳米磁性材料分散在液体中形成的一种悬浊液,已经应用于许多领域。作为一种生物和医药领域的载体,要求纳米颗粒表面吸附、包裹能力强,载量大。应用于动态密封,要求有机械润滑作用、蒸汽压低、抗腐蚀、抗氧化等。天然多糖如阿拉伯树胶,蛋白质如牛血清蛋白、卵清蛋白,在动物体内易代谢,有生物相容性,化学结构上有羟基、羧基,具有与药物、基因等物质连接、包裹的条件,是水基MF制备有希望的稳定剂。真空泵油具有低饱和蒸汽压、良好的化学稳定性,是理想的油基MF的载液。本论文着重于纳米磁性颗粒的制备方法,纳米颗粒表面的吸附特点,然后在此基础上,探索各种工艺条件参数对MF制备的影响,制备出四种新型MF。
纳米磁核采用微薄层混合反应模式制备,该方法在改进了化学共沉淀法的基础上,反应物的混合方式模型化为液体薄片叠加,使原料在大面积、小厚度下均匀的混合,在小区域内形成纳米颗粒,然后在液体的推动下向前流动,降低了纳米颗粒之间的接触和团聚的机会。获得粒径大小集中在7-10 nm立方晶相的Fe<,3>O<,4>,饱和磁化强度(Ms)为328KA/m。
研究颗粒表面原子吸附作用。以油酸为模型,羧酸盐的形成类似于酸和醇的酯化反应。这从TG/FTIR和TG得到证实,在共价键的分解温度(326°C)范围出现烯酮吸收峰,来源于-COOH上C-O键的断裂同时消除一个α-H。不同化学结构的稳定剂与表面羟基作用具有不同的热效应,含有羧基的稳定剂比胺基类的稳定剂的吸附热大一倍。有Lewis酸碱特性,与HC1和NaOH发生酸碱反应,中和热分别是17.2 KJ/mol和120.0 KJ/mol。通过反应热和理论估算纳米颗粒表面的活性点。真空泵油基磁性液体(VP-MF)的制备。研究改性时间、改性温度对形成核-壳结构的影响,改性温度85-90℃,改性时间30分钟获得理想的VP-MF。用煤油和辛烷作为助溶剂,可以提高纳米颗粒在载液中分散,助溶剂包裹磁核以胶束的形式为过渡态在载液中分散,然后转移到载液中。FTIR显示吸附在纳米Fe<,3>O<,4>颗粒表面出现了羧酸铁的吸收峰,说明有机羧酸与表面羟基形成了铁酸盐。VP-MF有很好的耐高温性能,失重仅-0.07﹪/cm<2>~-0.09﹪/cm<2>。Ms 20 KA/m,具有超顺磁性,粒径8~12nm,均匀分散、球形、单畴的立方相Fe<,3>O<,4>。
采用BSA和卵清白蛋白制备MF。研究温度、改性时间、加入量对稳定剂的吸附和改性效果的影响,稳定剂的吸附量与改性温度和时间的关系,改性DH值的影响。稳定剂在颗粒表面通过带正电的Fe离子与稳定剂羰基C=O上的O结合,正电荷诱导效应,使电子云从双键转向O原子,降低了C=O键中间的电子云密度,从而使C=O的力常数降为1.08×10<6>g·s<-2>,吸收峰向低波数方向移动。获得超顺磁性的MF,Ms分别是2.5 KA/m和1.6KA/m,磁核单一分散,不团聚。有比较高的(电位,+46.0mv和+33.7mv,有利于磁性液体的稳定。
采用阿拉伯树胶(AG)为稳定剂采用两种方法制备MF,研究温度、改性时间、加入量对稳定剂的吸附和改性效果的影响,pH值对Ms、吸附量的影响。稳定剂在纳米颗粒表面通过Fe取代-OH上的H形成醚键,使稳定剂吸附在颗粒表面成为壳。制备出磁核是立方相的Fe<,3>O<,4>,颗粒大小10nm左右,具有超顺磁性,Ms 2.3 KA/m。高分子材料壳组成的胶团平均粒径123 nm,ζ电位+31.5 mv。
凝胶电泳实验,表明纳米胶粒能够连接DNA,并对质粒DNA有一定的保护作用。初步实验表明AG-MF对顺铂有一定的吸附能力。VP-MF对SO<,2>有比较好的密封效果,在5大气压SO<,2>气体中24h后磁性液体仍然稳定。