DE60017167T2

DE60017167T2 - Zusammensetzung und verfahren zur herstellung einer magnetischen flüssigkeit mit chemischer stabilität

Info

Publication number: DE60017167T2
Application number: DE60017167T
Authority: DE
Inventors: Shiro Tsuda; Yasutake Hirota; Hisao Suzuki
Original assignee: FERROTEC CORP TOKIO/TOKYO; Ferrotec Corp
Current assignee: FERROTEC CORP TOKIO/TOKYO; Ferrotec Material Technologies Corp
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2020-10-14
Also published as: EP1222670A1; US6261471B1; EP1222670B1; AU1168501A; DE60017167D1; JP2003524293A; JP4799791B2; WO2001027945A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Fluide und ein Verfahren zur Herstellung selbiger. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine magnetische fluide Zusammensetzung mit einer verbesserten chemischen Stabilität sowie das Verfahren zur Herstellung selbiger. Noch spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine magnetische fluide Zusammensetzung mit einer verbesserten chemischen Stabilität und das Verfahren zur Herstellung selbiger, wobei ein Ferrofluid mit einem Fluorkohlenstoff enthaltenden Oberflächenmodifizierungsmittel behandelt wird. Noch spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine magnetische fluide Zusammensetzung mit einer verbesserten chemischen Stabilität in sauren Umgebungen und das Verfahren zur Herstellung selbiger, wobei ein Ferrofluid mit einem Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel behandelt wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Magnetische Fluide, manchmal als "Ferrofluide" oder magnetische Kolloide bezeichnet, sind kolloidale Dispersionen oder Suspensionen von fein zerteilten magnetischen oder magnetisierbaren Teilchen mit einer Größe im Bereich zwischen 30 und 150 Angstrom und dispergiert in einer Trägerflüssigkeit. Eines der bedeutenden Charakteristika von magnetischen Fluiden ist deren Fähigkeit, durch ein Magnetfeld in einem Raum positioniert und gehalten zu werden, ohne das Erfordernis eines Behälters. Diese einzigartige Eigenschaft von magnetischen Fluiden führte zu deren Verwendung für eine Vielzahl von Anwendungen. Eine solche Anwendung ist deren Verwendung als Flüssigkeitsdichtungen mit einem niedrigen Schleppmoment, wobei die Dichtungen keine Teilchen während der Funktion als herkömmliche Dichtungen erzeugen. Diese Flüssigkeitsdichtun gen werden in breitem Maße bei Computerlaufwerken als Ausschlussdichtungen eingesetzt, um zu verhindern, dass Teilchen oder Gase in der Luft von einer Seite der Dichtung zur anderen wandern. Im Umweltbereich werden Dichtungen gegenüber der Umgebung bzw. nach außen zur Verhinderung von flüchtigen Emissionen verwendet, d. h. Emissionen von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen in die Atmosphäre, die schädlich oder potenziell schädlich sind.
Andere Anwendungen von magnetischen Fluiden als Wärmeübertragungsflüssigkeiten zwischen den Schwingspulen und den Magneten von Lautsprechern als dämpfende Flüssigkeiten in Abdämpfungsanwendungen und als Lager-Gleitmittel in hydrodynamischen Lager- bzw. Abstützanwendungen. Noch eine Weitere ist dessen Verwendung als Druckabdichtungen in Vorrichtungen mit mehrfachen Flüssigkeitsdichtungen oder Stufen, wie eine Vakuum-Rotationsdurchführungsdichtung. Typischerweise soll dieser Abdichtungstyp einen Druckunterschied von einer Seite der Abdichtung zur anderen aufrechterhalten, während gleichzeitig eine Drehwelle in eine Umgebung hineinragen gelassen wird, in welcher ein Druckunterschied vorliegt. Oftmals werden diese Vakuum-Rotationsdurchführungsdichtungen reaktiven Gasen, wie Chlor und Fluor, ausgesetzt. Diese Typen von Umgebungen bewirken eine schnellere Verschlechterung der magnetischen Fluide.
Die magnetischen Teilchen sind allgemein feine Teilchen von Ferrit, die durch Pulverisierung, Ausfällung, Dampfabscheidung oder auf anderen ähnlichen Wegen hergestellt werden. Vom Standpunkt der Reinheit, der Teilchengrößenregulierung und der Produktivität ist die Ausfällung in der Regel das bevorzugte Mittel zur Herstellung der Ferritteilchen. Die Mehrzahl industrieller Anwendungen unter Verwendung von magnetischen Fluiden schließen Eisenoxide als magnetische Teilchen ein. Die am meisten geeigneten Eisenoxide für Magnetische-Fluid-Anwendungen sind Ferrite, wie Magnetit und γ-Eisen(III)-oxid, welches als Maghemit bezeichnet wird. Ferrite und Eisen(III)-oxide liefern eine Reihe physikalischer und chemischer Eigenschaften für das magnetische Fluid, wobei die wichtigsten davon die Sättigungsmagnetisierung, Viskosität, magnetische Stabilität und chemische Stabilität des gesamten Systems sind. Um in Suspension zu bleiben, erfordern die Ferritteilchen eine Beschichtung aus einer oberflächenaktiven Substanz bzw. Tensidbeschichtung, Fachleuten auf dem Gebiet auch als Dispergiermit tel bekannt, um ein Koagulieren oder Agglomerieren der Teilchen zu verhindern. Fettsäuren, wie Oleinsäure, wurden als Dispergiermittel zur Stabilisierung magnetischer Teilchensuspensionen in einigen niedermolekulargewichtigen nicht-polaren Kohlenwasserstoffflüssigkeiten verwendet. Diese niedermolekulargewichtigen nicht-polaren Kohlenwasserstoffflüssigkeiten sind relativ flüchtige Lösungsmittel, wie Kerosin, Toluol und dergleichen. Infolge ihrer relativen Flüchtigkeit ist die Verdampfung dieser flüchtigen Kohlenwasserstoffflüssigkeiten ein bedeutender Nachteil, da dadurch die Funktion der magnetischen Flüssigkeit selbst verschlechtert wird. Um somit nützlich zu sein, muss eine magnetische Flüssigkeit mit einer Trägerflüssigkeit mit einem niedrigen Dampfdruck und nicht mit einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt hergestellt werden.
Die Tenside/Dispergiermittel haben zwei Hauptfunktionen. Die erste ist, einen permanenten Abstand zwischen den magnetischen Teilchen sicherzustellen, um die durch Van-der-Waals-Kräfte und magnetische Anziehung verursachten Anziehungskräfte zu überwinden, d. h. um eine Koagulation oder Agglomeration zu verhindern. Die zweite ist die Bereitstellung einer chemischen Zusammensetzung auf der Außenfläche der magnetischen Teilchen, die mit dem Flüssigkeitsträger kompatibel ist.
Die Sättigungsmagnetisierung (G) von magnetischen Fluiden ist eine Funktion des Dispersionsphasenvolumens von magnetischen Materialien in dem magnetischen Fluid. In magnetischen Fluiden entspricht das tatsächliche Dispersionsphasenvolumen dem Phasenvolumen von magnetischen Teilchen plus dem Phasenvolumen des beigefügten Dispergiermittels. Je höher der magnetische Teilchengehalt, umso höher ist die Sättigungsmagnetisierung. Die Art der magnetischen Teilchen in dem Fluid bestimmt auch die Sättigungsmagnetisierung des Fluids. Ein fester Volumenprozentanteil von Metallteilchen in dem Fluid, wie Kobalt und Eisen, erzeugt eine höhere Sättigungsmagnetisierung als der gleiche Volumenprozentanteil an Ferrit. Die ideale Sättigungsmagnetisierung für ein magnetisches Fluid wird durch die Anwendung bestimmt. Zum Beispiel sind die bei Festplatten verwendeten Sättigungsmagnetisierungswerte für Ausschlussdichtungen typischerweise niedriger als jene Werte für in der Halbleiterindustrie verwendete Vakuumdichtungen.
Die Viskosität des magnetischen Fluids ist eine Eigenschaft, die vorzugsweise reguliert wird, da sie die Eignung von magnetischen Fluiden für spezielle Anwendungen beeinflusst. Die Viskosität von magnetischen Fluiden kann durch Prinzipien vorausgesagt werden, die zur Beschreibung der Charakteristika eines idealen Kolloids angewandt werden. Entsprechend der Einstein'schen Beziehung ist die Viskosität eines idealen Kolloids (N/N0) = 1 + αΦworin N = Kolloidviskosität
N₀ = Trägerflüssigkeitsviskosität
α = eine Konstante; und
Φ = Dispersionsphasenvolumen
Die Gelierungszeit ist eine Funktion der Lebenserwartung des magnetischen Fluids. Die Gelierungszeit eines magnetischen Fluids hängt von verschiedenen Faktoren einschließlich der Temperatur, Viskosität, den flüchtigen Komponenten in der Trägerflüssigkeit und in den Dispergiermitteln und der Sättigungsmagnetisierung ab. Die Verdampfung der Trägerflüssigkeit und der oxidative Abbau des Dispergiermittels tritt auf, wenn das magnetische Fluid erwärmt wird. Der Säureabbau des Dispergiermittels tritt auf, wenn das magnetische Fluid an eine saure Umgebung ausgesetzt wird. Der oxidative und Säureabbau des Dispergiermittels erhöht die Anziehung zwischen den Teilchen innerhalb des Kolloids, was zur Gelierung des magnetischen Kolloids mit einer viel schnelleren Rate führt als dies in Abwesenheit entweder eines oxidativen oder Säureabbaus der Fall wäre. Der eigentliche Mechanismus des Säureabbaus ist unbekannt, doch nimmt man in der Theorie an, dass die Säure die magnetischen Teilchen angreift und die Oberfläche der Teilchen auflöst, was zu einer Absonderung des Dispergiermittels führt.
Die meisten heutzutage eingesetzten magnetischen Fluide weisen ein bis drei Arten von Tensiden auf, die in einer, zwei oder drei Schichten um die magnetischen Teilchen angeordnet sind. Die Tenside für magnetische Fluide sind langkettige Moleküle mit einer Kettenlänge von mindestens 16 Atomen, wie Kohlenstoff, oder einer Kette von Kohlenstoff und Sauerstoff und einer funktionellen Gruppe an einem Ende. Die Kette kann auch aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten. Die funktionelle Gruppe kann kationischer, anionischer oder nichtionischer Natur sein. Die funktionelle Gruppe ist an der Außenschicht der magnetischen Teilchen entweder durch chemische Bindung oder eine physikalische Kraft oder eine Kombination aus beiden angelagert. Die Kette der das Ende des Tensids sieht einen permanenten Abstand zwischen den Teilchen und Kompatibilität mit dem Flüssigkeitsträger vor.
Verschiedene magnetische Fluide und die Verfahren zur Herstellung selbiger wurden in der Vergangenheit entwickelt. Die Trägerflüssigkeit auf Öl-Basis ist allgemein ein organisches Molekül, entweder polar oder nichtpolar, von verschiedenen chemischen Zusammensetzungen, wie Kohlenwasserstoff (Polyalphaolefine, Moleküle einer aromatischen Kettenstruktur), Ester (Polyolester), Silikon oder fluorierte und andere exotische Moleküle mit einem Molekulargewichtsbereich bis etwa 8000 bis 9000. Die meisten Verfahren verwenden ein Kohlenwasserstofflösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt zur Peptisierung der Ferritteilchen. Um das Kohlenwasserstofflösungsmittel von dem resultierenden magnetischen Fluid auf Ölbasis in diesen Verfahren abzudampfen, erfordern alle diese Verfahren eine Wärmebehandlung des magnetischen Fluids bei etwa 70°C und höher oder bei einer niedrigeren Temperatur unter vermindertem Druck. Da es eine Reihe von Faktoren gibt, welche die physikalischen und chemischen Eigenschaften der magnetischen Fluide beeinflussen, und diese Verbesserungen bezüglich einer Eigenschaft eine andere Eigenschaft nachteilig beeinflussen können, ist es schwierig, die Wirkung einer Veränderung in der Zusammensetzung vorherzusehen, oder die das Verfahren auf den Gesamtnutzen eines magnetischen Fluids hat. Es ist im Fachbereich bekannt, dass magnetische Fluide, bei welchen eines der Dispergiermittel eine Fettsäure, wie Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Stearinsäure oder Isostearinsäure ist, für den oxidativen Abbau des Dispergiersystems anfällig sind. Dies führt zur Gelierung des magnetischen Fluids. Dies wird noch mehr zu einem Problem, wenn das magnetische Fluid einer sauren Umgebung ausgesetzt wird.
Das US-Patent Nr. 5 676 877 (1997, Borduz et al.) lehrt eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch stabilen magnetischen Fluids mit fein zerteilten magnetischen Teilchen, die mit Tensiden überzogen sind. Ein Oberflächenmodifizierungsmittel wird ebenfalls verwendet, welches zugesetzt wird, um die frei oxidierba re äußere Oberfläche der Außenschicht der Teilchen gründlich zu überdecken, um eine bessere chemische Stabilität des kolloidalen Systems sicherzustellen. Das Oberflächenmodifizierungsmittel ist ein Alkylalkoxidsilan.
Das US-Patent Nr. 5 013 471 (1991, Ogawa) lehrt ein magnetisches Fluid, ein Herstellungsverfahren und eine magnetische Abdichtungsvorrichtung unter Verwendung des magnetischen Fluids. Das magnetische Fluid besitzt ferromagnetische Teilchen, die mit einem mononuklearen adsorbierten Film, aufgebaut aus einem Tensid vom Chlor-Silan-Typ mit einer Kette mit 10 bis 25 Atomen von Kohlenstoff, überzogen sind. Fluoratome werden für die Wasserstoffatome der Kohlenwasserstoffkette des in diesem Verfahren verwendeten Tensids substituiert. Gemäß dieser Referenz muss das Chlorsilantensid groß genug sein, um die Teilchen zu dispergieren und um die kolloidale Stabilität des magnetischen Fluids durch Vorsehen eines ausreichenden Abstands zwischen den Teilchen sicherzustellen.
Das US-Patent Nr. 5 143 637 (1992, Yokouchi et al.) lehrt ein magnetisches Fluid, bestehend aus ferromagnetischen Teilchen, die in einem organischen Lösungsmittel, einem niedermolekulargewichtigen Dispergiermittel und einem Additiv mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 25 und 1500 dispergiert sind. Das niedermolekulargewichtige Dispergiermittel wird zur Dispergierung der Teilchen in einem organischen Träger verwendet. In der Zusammenfassung dieser Referenz gibt es eine Erläuterung zur Verwendung eines Haftvermittlers, wie Silan, als Dispergiermittel. Allerdings muss der Haftvermittler ein Molekulargewicht aufweisen, das hoch genug ist, um die Funktion eines Dispergiermittels zu erfüllen. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass es in dem US-Patent Nr. 5 143 637 keinen speziellen offenbarten Anspruch gibt, welcher die Verwendung von Silan als Additiv oder gar als Dispergiermittel betrifft. Die Wärmestabilität des Fluids wird durch Hinzusetzen eines hochmolekulargewichtigen Additivs, z. B. bis zu 20.000, wie Polystyrol-, Polypropylen-, Polybutylen- oder Polybutadienpolymeren, erhöht.
Das US-Patent Nr. 4 554 088 (1985, Whitehead et al.) lehrt die Verwendung eines polymeren Silans als Haftvermittler. Die Haftvermittler sind ein spezieller Typ von oberflächenaktiven Chemikalien, die funktionelle Gruppen an beiden Enden der langkettigen Moleküle aufweisen. Ein Ende des Moleküls ist an der äußeren Oxidschicht der magnetischen Teilchen angelagert und das andere Ende des Moleküls ist an einer spezifischen Verbindung von Interesse in solchen Anwendungen, wie Arzneistoffen, Antikörpern, Enzymen etc., angelagert.
Kein Verfahren im Stand der Technik schlägt die Verwendung von niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoffsilanen als Oberflächenmodifizierungsmittel zur Bedeckung der Oberfläche der magnetischen Teilchen, welche nicht bereits durch die größeren Tenside überzogen ist, zur Erhöhung der Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen vor.
Aus diesem Grund wird ein magnetisches Fluid, das ein niedermolekulargewichtiges Oberflächenmodifizierungsmittel aufweist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits durch die größeren Tenside bedeckt sind, zur Erhöhung der Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen benötigt. Außerdem wird ein magnetisches Fluid, das ein Oberflächenmodifizierungsmittel auf Basis von niedermolekulargewichtigem Silan aufweist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits durch die größeren Tenside bedeckt ist, zur Erhöhung der Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen benötigt. Weiterhin wird ein magnetisches Fluid, das ein Oberflächenmodifizierungsmittel auf Basis von niedermolekulargewichtigem Fluorkohlenstoff/Silan aufweist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits durch die größeren Tenside bedeckt ist, zur Erhöhung der Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen benötigt. Noch weiter wird ein magnetisches Fluid auf Fluorkohlenstoff-Basis, Kohlenwasserstoff-Basis oder Ester-Basis, das ein niedermolekulargewichtiges Oberflächenmodifizierungsmittel auf Fluorkohlenstoff/Silan-Basis, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits von den größeren Tensiden bedeckt ist, für die Verbesserung der Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen benötigt. Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Fluids auf Fluorkohlenstoff-Basis, Kohlenwasserstoff-Basis oder Ester-Basis erforderlich, welches eine erhöhte Stabilität in sauren Umgebungen besitzt.
Die D1 (US-A-5 013 471 Ogawa Kazufumi) offenbart ein magnetisches Fluid, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine magnetische Abdichtungsvorrichtung unter Verwendung von selbigem, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen von ferromagnetischen Teilchen mit einem monomolekularen adsorbierten Film, aufgebaut aus einem Tensid vom Chlor-Silan-Typ, bedeckt sind und die beschichteten Teilchen in einem Öl dispergiert sind.
Die D2 (EP-0 845 790 Bayer AG) offenbart die Verwendung eines Silanisierungsmittels, um eine Polymerbeschichtung an die magnetischen Teilchen zu binden. Das Silanisierungsmittel muss für die nachfolgende Polymerbeschichtung geeignet sein, so dass sich eine feste Bindung zwischen dem Silan und der Polymerbeschichtung bildet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Fluid bereitzustellen, das ein niedermolekulargewichtiges Oberflächenmodifizierungsmittel aufweist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits durch die größeren Tenside bedeckt sind, und das eine erhöhte Stabilität in sauren Umgebungen besitzt. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Fluid bereitzustellen, das ein Oberflächenmodifizierungsmittel auf Basis von niedermolekulargewichtigem Silan aufweist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits durch die größeren Tenside bedeckt ist, und welches eine erhöhte Stabilität in sauren Umgebungen besitzt. Es ist noch weiter ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Fluid bereitzustellen, das ein Oberflächenmodifizierungsmittel auf Basis von niedermolekulargewichtigem Fluorkohlenstoff/Silan aufweist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits durch die größeren Tenside bedeckt ist, und um die Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen zu verbessern. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Fluid auf Fluorkohlenstoff-Basis, Kohlenwasserstoff-Basis oder Ester-Basis bereitzustellen, das ein niedermolekulargewichtiges Oberflächenmodifizierungsmittel auf Fluorkohlenstoff/Silan-Basis aufeist, welches die exponierte Oberfläche der magnetischen Teilchen bedeckt, die nicht bereits von den größeren Tensiden bedeckt ist, und um die Stabilität eines magnetischen Fluids in sauren Umgebungen zu verbessern. Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Fluids auf Fluorkohlenstoff-Basis, Kohlenwasserstoff-Basis oder Ester-Basis bereitzustellen, welches eine erhöhte Stabilität in sauren Umgebungen besitzt.
Die vorliegende Erfindung erreicht diese und andere Ziele durch Bereitstellung eines magnetischen Fluids, wie in den Ansprüchen 1 und 33 definiert, sowie eines Verfahrens zur Herstellung eines magnetischen Fluids, wie in den Ansprüchen 11, 19 und 28 definiert, wobei die Beständigkeit des magnetischen Fluids gegenüber Säureangriffen verbessert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 10, 12 bis 18, 20 bis 27 und 34 bis 38 definiert.
Ein magnetisches Fluid muss Stabilität in zwei Bereichen aufweisen, um derzeit in industriellen Anwendungen eingesetzt zu werden. Es muss erstens magnetische Stabilität unter einem sehr hohen Magnetfeld-Gradienten aufweisen. Die magnetischen Teilchen tendieren zu einer Agglomeration und aggregieren unter hohen Magnetfeld-Gradienten und sondern sich vom Rest des Kolloids ab. Es muss zweitens chemische Stabilität bezüglich der Oxidation des Tensids und des organischen Ölträgers aufweisen. Alle organischen Öle erfahren einen langsamen oder schnellen Oxidationsprozess im Verlaufe der Zeit. Dies führt zu einer erhöhten Viskosität des Öls bis zu dem Punkt, wo das Öl ein Gel oder fest wird. In Umgebungen, in welchen das magnetische Fluid an saure Mittel exponiert sein kann, muss das magnetische Fluid auch chemische Stabilität bezüglich der Ansäuerung des Tensids und des organischen Ölträgers aufweisen. Wie bei der Oxidation kann die Ansäuerung langsam oder rasch mit der Zeit verlaufen, doch in allen Fällen erhöht eine Ansäuerung es magnetischen Fluids die Viskosität des Öls bis zu dem Punkt, wo das Öl ein Gel oder fest wird. Weiterhin erfolgt diese Zunahme der Viskosität viel schneller und die Gelierung tritt früher ein als dies mit einer Oxidation allein der Fall ist.
Magnetische Fluide, die dem Stand der Technik entsprechend hergestellt werden, besitzen alle relativ kurze Gelierungszeiten, wenn sie an Säuren ausgesetzt werden. Magnetische Fluide der vorliegenden Erfindung jedoch weisen viel längere Gebrauchslebensdauern auf, wenn sie Säuren ausgesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein magnetisches Fluid bereit, das aus mit einem Tensid beschichteten magnetischen Teilchen zusammengesetzt ist, gefolgt von einem Beschichten mit einem niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel. Das magnetische Fluid der vorliegenden Erfindung besteht aus vier Komponenten, nämlich einer Ölträgerflüssigkeit, einem oder mehreren aus einem organischen Tensid/Dispergiermittel, einem Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel und feinen magnetischen Teilchen. Allgemein werden die mit einem oder mehreren Tensiden beschichteten magnetischen Teilchen von einem vorhandenen magnetischen Fluid durch Ausflocken des vorhandenen magnetischen Fluids mit einem kompatiblen Lösungsmittel erhalten oder, um Zeit zu sparen, werden die magnetischen Teilchen mit Tensid/Dispergiermittel beschichtet und danach mit dem Oberflächenmodifizierungsmittel vor der Suspension in der Trägerbasisflüssigkeit behandelt. Diese letztere Verfahrensweise eliminiert die Herstellung des fertig zubereiteten magnetischen Fluids, um dann nur das fertig zubereitete Fluid auszuflocken, um die mit Tensid/-Dispergiermittel beschichteten Teilchen für die Behandlung mit dem Oberflächenmodifizierungsmittel zu erhalten.
Man nimmt an, dass das niedermolekulargewichtige Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel die nicht durch das bei der Herstellung des magnetischen Fluids verwendete Tensid bedeckte Oberfläche bedeckt. Das Tensid besitzt einen relativ langen Schwanz, welches die Dispergierung der mit Tensid beschichteten magnetischen Teilchen in einem organischen Lösungsmittel und/oder in einer Trägerflüssigkeit auf Ölbasis ermöglicht. Die vorliegende Erfindung verlangt, dass das Oberflächenmodifizierungsmittel ein sehr niedriges Molekulargewicht besitzt und kein Dispergiermittel ist. Das Oberflächenmodifizierungsmittel muss eine) sehr geringes) Molekulargewicht und -größe aufweisen, um in die unbedeckte ansäuerbare Oberfläche der magnetischen Teilchen durch den Schwanz der Tenside, die bereits mit der Oberfläche verbunden sind, eindringen zu können. Es muss sich ebenfalls an die Oberfläche anfügen und diese bedecken können und die Oberfläche vor einem Säureangriff schützen können.
Für magnetische Fluide auf Fluorkohlenstoff-Basis kann Freon als Ausflockungsmittel verwendet werden. Als Beispiel wird eine Mischung aus Freon und magnetischem Fluid auf Fluorkohlenstoff-Basis umgerührt und sich über einem großen Alnico-V-Magnet absetzen gelassen. Das Lösungsmittel wird dekantiert und die Teilchen, welche mit einem oder mehreren Tensiden beschichtet sind, werden in einem organischen Lösungsmittel suspendiert. Das organische Lösungsmittel sollte ein solches sein, das mit dem Typ des auf den magnetischen Teilchen vorhandenen Tensids kompatibel ist. Zum Beispiel kann ein Perfluorkohlenstofflösungsmittel für mit einem Tensid beschichtete Teilchen verwendet werden.
Eine Menge, auf Gewichtsbasis, an Oberflächenmodifizierungsmittel, vorzugsweise Heptadecafluordecyltrimethoxysilan, wird dem Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis hinzugefügt. Das Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis wird erwärmt, um in etwa die Hälfte des Lösungsmittels zu verdampfen. Das Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis wird dann mit einem Volumen an Basisöl gemischt und zu einem Vial oder Becherglas überführt. Das Volumen des hinzugefügten Basisöls ist ein solches, dass die Teilchenkonzentration nicht zu hoch sein sollte, aber die Sättigungsmagnetisierung des Ferrofluids höher wäre als der gewünschte Wert selbst nach dem Verdampfen des Lösungsmittels. Die Lösungsmittel/Basisöl-Mischung wird in dem Vial oder Becherglas etwa 30 Minuten lang erwärmt, nachdem die Verdampfung des Lösungsmittels eingesetzt hat. Nach 30 Minuten wird die Mischung aus verbleibendem Lösungsmittel/Basisöl zu einem großen Becherglas/Behälter überführt und erwärmt, um das gesamte Lösungsmittel zu entfernen. Nach der Entfernung des Lösungsmittels wird die Sättigungsmagnetisierung des Ferrofluids auf Ölbasis auf einen gewünschten Wert eingestellt durch Hinzufügen einer geeigneten Menge an Basisöl. Das Basisöl oder die Trägerflüssigkeit kann eine polare oder nichtpolare Flüssigkeit sein. In Abhängigkeit von dem Typ des magnetischen Fluids wird das Basisöl aus der Gruppe bestehend aus Öl auf Fluorkohlenstoff-Basis, einem Öl auf Kohlenwasserstoff-Basis und einem Öl auf Ester-Basis gewählt. Das Basisöl besitzt vorzugsweise eine geringe Flüchtigkeit und niedrige Viskosität. Für Öl auf Kohlenwasserstoff-Basis liegt die Viskosität allgemein im Bereich von etwa 2 Centistokes bis etwa 20 Centistokes bei etwa 100 Grad Celsius. Das behandelte magnetische Fluid, das so erhalten wurde, wird dann auf seine Säurebeständigkeit hin bewertet.
Für magnetische Fluide auf Kohlenwasserstoff-Basis und Ester-Basis werden organische Lösungsmittel, welche für das Beflocken dieser Typen von Fluiden kompatibel sind, verwendet. Um Zeit in dem Herstellungsverfahren zu sparen, werden Ferrofluide auf Heptan-Basis mit tensidbeschichteten magnetischen Teilchen erhalten, die danach mit dem Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel behandelt werden. Dies verkürzt die Verfahrensweise durch Eliminieren von zwei Schritten in dem Verfahren, die Bildung eines Ferrofluids auf Ölbasis und den Ausflockungsschritt zur Entfernung des Basisöls, um mit Tensid beschichtete magnetische Teilchen zu erhalten.
Das behandelte magnetische Fluid wird danach einer Säureumgebung ausgesetzt. Eine Menge an behandeltem magnetischen Fluid wird in mehrere Glasschalen gegeben. Es wird eine Menge an Säure oben auf die Ferrofluidschicht in der Glasschale hinzugegeben und es wird ein Tropfen Kaliumthiocyanat jeder Probe hinzugefügt. Säurehaltiges Kaliumthiocyanat wird blutrot durch die Erzeugung von Eisen-(Fe³⁺-)Ionen von dem Ferrofluid. Der Test ist ein Farbreaktionstest. Da die magnetischen Teilchen des magnetischen Fluids mit einem Tensid und dem niedermolekulargewichtigen Oberflächenmodifizierungsmittel beschichtet sind, gibt die Farbe der Säure die Fähigkeit des magnetischen Fluids, einem Säureangriff zu widerstehen, an. Die Zeit, die erforderlich ist, damit die Säure blutrot wird, wurde gemessen. Die Zeitwerte für behandeltes magnetisches Fluid wurden mit dem unbehandelten magnetischen Fluid verglichen.
Es wurde unerwartet und überraschend festgestellt, dass das behandelte magnetische Fluid gegenüber einem Säureangriff viel beständiger war als unbehandeltes magnetisches Fluid. Typischerweise besitzt das behandelte magnetische Fluid eine 1,5- bis 8-fach bessere Beständigkeit gegenüber einem Säureangriff als das unbehandelte magnetische Fluid. Diese Beständigkeit gegenüber Säure zeigt an, dass das behandelte magnetische Fluid weiter seine Wirkung erfüllen würde und als ein magnetisches Fluid länger als unbehandeltes magnetisches Fluid fungieren würde, wenn es einer Säureumgebung ausgesetzt ist oder an diese exponiert wird. Dies kann bei magnetischen Fluiden der Fall sein, die in Vakuumrotationsspindelmotoren Anwendung finden.
Als ein weiterer Nachweis wurden die mit Tensid beschichteten Teilchen, die mit dem Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel vor der Suspension in dem Trägerfluid auf Ölbasis behandelt wurden, ebenfalls auf ihre Säurebeständigkeit getestet. Die Testdaten zeigen, dass mit Tensid und dem niedermolekulargewichtigen Oberflä chenmodifizierungsmittel beschichtete Ferritteilchen gegenüber einem Säureangriff viel beständiger sind als nur mit Tensiden) beschichtete Ferritteilchen.
Es wurden mehrere andere niedermolekulargewichtige Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel als Behandlungsmittel für magnetische Fluide auf Fluorkohlenstoff-, Kohlenwasserstoff- und Ester-Basis getestet. Es wurde ebenfalls unerwartet und überraschend herausgefunden, dass die mit einem niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel behandelten magnetischen Fluide auf Kohlenwasserstoff- und Esterbasis ebenfalls eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Säure zeigten.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung werden zum Teil in der anschließenden ausführlichen Beschreibung dargelegt und werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch die praktische Durchführung der Erfindung erfahren werden. Es versteht sich, dass die vorausgehende allgemeine Beschreibung und die nachfolgende ausführliche Beschreibung als Beispiel und der Erläuterung dienen und eine weitergehende Erläuterung der Erfindung gemäß den Ansprüchen liefern sollen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt eine Anordnung von Tensiden mit langen Schwänzen (S) auf den magnetischen Teilchen (MP) des Stands der Technik.
Die 2 zeigt eine Anordnung von Tensiden mit langen Schwänzen (S) auf den magnetischen Teilchen (MP) unter Beifügung eines niedermolekulargewichtigen Oberflächenmodifizierungsmittels.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Wiederholte Experimente zeigen, dass organisches Öl eine schnellere Oxidation in Kontakt mit einer festen Oberfläche, insbesondere mit Oxiden, erfährt. Das Mischen des Öls mit sehr kleinen magnetischen Teilchen verringert die Lebensdauer des Öls beträchtlich. Eine einfache Berechnung zeigt, dass 1 Kubikzentimeter magnetisches Fluid von 200 Gauss (2000) Sättigungsmagnetisierung in etwa die sechzehnte Potenz (10¹⁶) der Anzahl an magnetischen Teilchen von 100 Angstrom Durchmesser aufweist. Diese Teilchenzahl sieht ungefähr eine Außenoberfläche von 30 Quadratmetern pro Kubikzentimeter magnetisches Fluid oder pro ungefähr 0,7 Kubikzentimeter Volumen an Öl (etwa 0,55 Gramm) vor, die gegenüber einer Oxidation oder einem Säureangriff empfänglich ist. Die Fläche könnte viel größer sein, wenn man bedenkt, dass die Oberfläche der Außenfläche nicht gleichförmig ist, sondern die Topographie von "Bergen und Tälern" besitzt. Aufgrund der sterischen Abstoßung und Geometrie bedeckt das Tensid theoretisch höchstens 80 bis 90 Prozent der Außenfläche der Teilchen. Es gibt etwa 3 bis 6 Quadratmeter unbedeckte Außenfläche in Kontakt mit einer sehr kleinen Menge an Öl. Diese einfache Berechnung zeigt, dass die Hauptoxidationswirkung des Öls und des Tensids auf die immense Oberfläche von Oxid von der unbedeckten Oberfläche der Teilchen zurückzuführen ist. Die 1 ist eine Erläuterung eines magnetischen Teilchens (MP) mit dem an der Teilchenoberfläche anhaftenden Tensid (S).
Die vorliegende Erfindung verwendet ein Oberflächenmodifizierungsmittel zur Bedeckung der nicht durch das bei der Herstellung des magnetischen Fluids bedeckten Fläche. Die 2 zeigt das an der Teilchenoberfläche in den unbedeckten Bereichen der Oberfläche anhaftende niedermolekulargewichtige Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel. Das Oberflächenmodifizierungsmittel besitzt ein sehr geringes Molekulargewicht und kann nicht als Dispergiermittel fungieren. Dies ist erforderlich, sodass das Oberflächenmodifizierungsmittel zu der unbedeckte Oberfläche der magnetischen Teilchen durch die Schwänze des vorhandenen Tensids vordringen kann. Das Oberflächenmodifizierungsmittel muss auch in der Lage sein, an der Oberfläche der Teilchen anzuhaften und diese zu bedecken, um die Oberfläche gegenüber Oxidation und Säureangriffen zu schützen.
Das durch die vorliegende Erfindung verwendete Oberflächenmodifizierungsmittel besteht aus einer bis drei ähnlichen funktionellen Gruppen an einem Ende des Moleküls und einem sehr kurzen Schwanz von 1 bis 10 Atomen. Das Oberflächenmodifizierungsmittel kann angegeben werden durch die Formeln:
worin die Gruppe R¹ einen Fluoralkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bezeichnet, R² einen hydrolysierbaren Rest bezeichnet, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoxiden von 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, R³ einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bezeichnet und n 1, 2 oder 3 ist bzw. n 1 oder 2 ist. Insbesondere erwies sich Heptadecafluordecyltrimethoxysilan als besonders nützliches Oberflächenmodifizierungsmittel. Bei diesem speziellen Oberflächenmodifizierungsmittel bezeichnet R¹ einen Heptadecafluordecylrest, R² bezeichnet einen Methoxyrest und n ist 3. Beispiele für andere nützliche Oberflächenmodifizierungsmittel sind Tridecafluoroctyltrimethoxysilan, Heptadecafluordecyltriethoxysilan, Tridecafluoroctyltriethoxysilan, Trifluorpropyltrimethoxysilan und Trifluorpropylmethyldimethoxysilan. Das Oberflächenmodifizierungsmittel für diese zusätzlichen Beispiele kann am besten angegeben werden durch die Formeln:
worin R^1a einen Fluoralkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bezeichnet, R^1b einen Alkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen bezeichnet, R² einen hydrolysierbaren Rest, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoxiden von 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, bezeichnet und R³ einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bezeichnet und n 1, 2 oder 3 ist bzw. n 1 oder 2 ist. R¹ ist in diesem Fall durch R^1aR^1b angegeben. Der Kopplungsmechanismus an der freien Oberfläche durch das Silan soll entweder (1) darin bestehen, dass der Alkoxyteil des Oberflächenmodifizierungsmittels mit dem Proton von der anorganischen Hydroxylgruppe auf der Oberfläche der magnetischen Teilchen reagiert unter Bildung von Alkohol als Nebenprodukt, oder (2) darin, dass das Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel mit auf den Teilchen absorbiertem oder in dem Ferrofluid als Verunreinigung enthaltenem Wasser hydrolysiert, oder (3) einer Kombination aus beiden, und das Silicium verbindet sich mit der äußeren Schicht der magnetischen Teilchen durch den Sauerstoff von der auf dem Oberflächenmodifizierungsmittel oder auf der äußeren Schicht der magnetischen Teilchen vorhandenen Hydroxylgruppe.
Während der Reaktion mit der Oberfläche wird das Oberflächenmodifizierungsmittel noch kleiner, weil ein Teil des Moleküls, d. h. die Alkoxidreste, als Nebenprodukt dieser Reaktion eliminiert wird.
Es gibt mehrere andere Wege zur Verbesserung der chemischen Stabilität des magnetischen Fluids, wie das Hinzufügen einer geeigneten Menge an Antioxidans, das Wählen einer guten Kombination aus einem Tensiden) und einem Ölträger(n) mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Teilchengröße von näher an 100 Angstrom etc. Nachdem alle diese Optionen sorgfältig berücksichtigt wurden, kann eine weitere Verbesserung der Fähigkeit eines magnetischen Fluids, einem Säureangriff zu widerstehen, durch Hinzufügen von Heptadecafluordecyltrimethoxysilan oder anderen kleinen Fluorkohlenstoff/Silan-Molekülen mit derselben Fähigkeit zum Bedecken der magnetischen Teilchen erzielt werden.
Das magnetische Fluid der vorliegenden Erfindung besteht aus vier Komponenten, nämlich einer Ölträgerflüssigkeit, einem oder mehreren aus einem organischen Tensid/Dispergiermittel, einem Fluorkohlenstoff/Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel und feinen magnetischen Teilchen. Die magnetischen Teilchen sind allgemein Ferritteilchen mit einem Durchmesser im Größenbereich von etwa 30 bis etwa 150 Angstrom. Das in dem magnetischen Fluid verwendete Tensid/Dispergiermittel ist gewählt aus der Gruppe von Tensiden bestehend aus kationischen Tensiden, anionischen Tensiden und nichtionischen Tensiden. Allgemein werden die mit einem oder mehreren Tensiden beschichteten und mit einem Oberflächenmodifizierungsmittel behandelten magnetischen Teilchen erhalten aus (1) einem vorhandenen magnetischen Fluid durch Ausflocken des vorhandenen magnetischen Fluids mit einem kompatiblen Lösungsmittel und anschließend mit einem Oberflächenmodifizierungsmittel behandelt, oder (2) die magnetischen Teilchen werden mit dem Oberflächenmodifizierungsmittel durch direktes Hinzufügen des Oberflächenmodifizierungsmittels zu dem die magnetischen Teilchen enthaltenden Fluid behandelt; oder (3) die magnetischen Teilchen werden mit Tensid/Dispergiermittel während des Ferrofluid-Herstellungsverfahrens beschichtet und danach mit dem Oberflächenmodifizierungsmittel vor der Suspension in der Basisträgerflüssigkeit behandelt. Das allgemeine Verfahren zur Herstellung des magnetischen Fluids der vorliegenden Erfindung schließt den Erhalt von mit Tensid/Dispergiermittel beschichteten magnetischen Teilchen ein. Diese können durch Ausflocken eines zuvor hergestellten Ferrofluids erhalten werden oder während des Herstellungsverfahrens des magnetischen Fluids erhalten werden. Die mit Tensid beschichteten magnetischen Teilchen werden danach durch Hinzufügen eines niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels behandelt und eine Zeit lang erwärmt, um etwa 50 % des Lösungsmittel zu entfernen. Eine Menge an Basisöl, allgemein genug, um etwa 20 Vol.-% der Mischung des Basisöls und des Fluids auf Lösungsmittelbasis auszumachen, wird den mit Tensid beschichteten und mit Oberflächenmodifizierungsmittel behandelten magnetischen Teilchen hinzugefügt. In Abhängigkeit von dem verwendeten Basisöl wird das magnetische Fluid auf eine Temperatur im Bereich von etwa 60°C bis etwa 200°C erwärmt. Für Kohlenwasserstoff-Trägerflüssigkeiten auf Ölbasis und Ester-Trägerflüssigkeiten auf Ölbasis liegt der Temperaturbereich am unteren Ende des Bereichs, d. h. bei etwa 60°C. Für Fluorkohlenstoff-Trägerflüssigkeiten auf Ölbasis beträgt der Temperaturbereich allgemein von etwa 100°C bis etwa 200°C.
In den folgenden Verfahrensweisen und Beispielen wird allgemein angenommen, je höher die Reaktionstemperatur, desto schneller verläuft die Reaktion. Obwohl eine Vielzahl an Reaktionstemperaturen nicht untersucht wurden, nimmt man an, dass die Reaktionszeiten sich umgekehrt zur Reaktionstemperatur verändern würde.
Für magnetische Fluide auf Fluorkohlenstoff-Basis kann Freon als Flockungslösungsmittel verwendet werden. Die folgende Verfahrensweise wird für die Beispiele 1 – 6 angewandt.
Verfahrensweise zum Behandeln von Fluorkohlenstoff-Ferrofluid
15 Gramm (15 g) eines Fluorkohlenstoff-Ferrofluids werden in ein 200-cm³-Becherglas gefüllt. Das Ferrofluid wird mit 45 cm³ Freon durch Umrühren und Absetzen lassen der Mischung über einem großen Alnico-V-Magneten beflockt. Nach fünf Minuten wird der obere Teil des Lösungsmittels unter Zurücklassen der magnetischen Teilchen dekan tiert. Die Teilchen werden erneut in 40 cm³ Perfluorkohlenstoff-Lösungsmittel suspendiert unter Bildung eines Ferrofluids auf Lösungsmittelbasis. Beispiele für ein geeignetes Lösungsmittel können von Ausimont USA Inc., New Jersey, USA (Fomblin PFS-1) und von der 3M Company (Cat. No. FC-77) erhalten werden. 5,2 Gramm Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel, vorzugsweise Heptadecafluordecyltrimethoxysilan, verfügbar von Toshiba Silicone Co., Ltd., Tokyo, Japan (Cat. No. TSL8233) wird dem Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis hinzugegeben. Das Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis wird auf einer heißen Platte erwärmt, um einen Teil des Lösungsmittels zu entfernen, sodass etwa 20 cm³ Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis zurückbleiben. Das verbleibende Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis wird in ein 30-cm³-Vial umgefüllt. 5 cm³ Basisöl, vorzugsweise ein Perfluoralkylether, verfügbar von DuPont Chemicals, Delaware, USA (Cat. No. Krytox 143AB) werden dem Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis hinzugegeben. Das Vial wird auf eine heiße Platte gestellt und ständig erwärmt. Nachdem praktisch das gesamte Lösungsmittel aus dem Vial durch Verdampfung in etwa 30 Minuten entfernt wurde, wird das verbleibende Ferrofluid in dem Vial in ein 200-cm³-Becherglas umgefüllt und erwärmt, um das restliche Lösungsmittel ausreichend zu entfernen. Eine ausreichende Menge des Basisöls wird dem restlichen Ferrofluid zugegeben, sodass das Ferrofluid eine Sättigungsmagnetisierung von etwa 20 mT (2000) besitzt.
Die folgenden Testverfahren wurden zum Testen der Beständigkeit des behandelten Ferrofluids und der behandelten magnetischen Teilchen angewandt.
Testverfahren für die Ferrofluid-Säurebeständigkeit
Glasschalen mit einem Innendurchmesser von etwa 12,9 mm, einem Außendurchmesser von etwa 15 mm und einer Länge von etwa 10 mm wurden auf zylindrisch geformte Samarium-Kobalt-(SmCo-)Magneten mit Abmessungen von etwa 15 mm (Außendurchmesser) × 15 mm (Höhe) gestellt. Eine spezifische Menge einer Probe des behandelten Fluorkohlenstoff-Ferrofluids wird zu jeder Glasschale hinzu gegeben, sodass jede Glasschale eine Probe mit einer Dicke von etwa 2 mm enthält. Ein Volumen an Säure wird zu jeder Glasschale in ausreichender Menge hinzu gegeben, sodass die Säure und das Ferrofluid 80 % des Schalenvolumens ausmachen. Chlorwasserstoffsäure mit einem Konzentrationsbereich von 0,1N, 0,075N, 0,04N und 0,0075N und Schwefelsäure mit einer Konzentration von 0,1N wurden in den Testbeispielen verwendet. 1 Tropfen 3N Kaliumthiocyanat (KSCN) wurde zu jeder Probe hinzu gegeben. KSCN enthaltende Säure bekommt eine blutrote Farbe durch die Erzeugung von Eisenionen(Fe³⁺), was auf die magnetischen Teilchen des Ferrofluids zurückzuführen ist. Die Temperatur der Proben wurde nicht reguliert. Aufgrund der für die Durchführung der Tests erforderlichen Zeit wurde Wasser gelegentlich jeder Probe hinzu gegeben (mit Ausnahme der Proben in Beispiel 3, wo zusätzliche Säure und nicht nur Wasser zugegeben wurde), um das Volumenniveau der Säure über dem Ferrofluid zu halten. Die Zeit, die benötigt wird, damit die Farbe der Säurelösung blutrot wird, wird gemessen.
Testverfahren der Säurebeständigkeit für mit Fluorkohlenstofftensid beschichteten magnetischen Teilchen
Glasschalen mit einem Innendurchmesser von etwa 12,9 mm, einem Außendurchmesser von etwa 15 mm und einer Länge von etwa 10 mm wurden auf zylindrisch geformte SmCo-Magneten mit Abmessungen von etwa 15 mm × 15 mm gestellt. Eine spezifische Menge einer Probe des behandelten Fluorkohlenstoff-Ferrofluids wird zu jeder Glasschale hinzu gegeben, sodass jede Glasschale eine Probe mit ungefähr der gleichen Menge an Teilchen enthält. Die Menge der Probe wird auf Basis der Dichten der Proben berechnet. Die Berechnung ist durch die folgende Gleichung angegeben: Ws = (ds × ks) / Mss (g)worin
Ws = Menge (Gewicht) der Probe
d_s = Dichte der Probe
k_s = V × Ms
V = Volumen von Ferrofluid
Mss = Sättigungsmagnetisierung der Probe
Da Mss pro Volumeneinheit proportional zu der Konzentration der magnetischen Teilchen pro Volumeneinheit ist, wird die Konstante k_s für jede Probe so reguliert, dass jede Schale ungefähr dieselbe Menge an magnetischen Teilchen aufweist, die in 0,047 cm³ Ferrofluid mit einer Sättigungsmagnetisierung von 35 mT (350G) enthalten ist. Die tatsächliche Menge an magnetischen Teilchen in jeder Schale wird auf ± 5 % aufgrund der Genauigkeit der Waage einreguliert.
Zum Beispiel ist die Konstante k_s für ein 0,047-cm³-Volumen einer Probe mit einer Sättigungsmagnetisierung von 35 mT (350G) 16,45.
Freon wird danach jeder Glasschale hinzu gegeben, um die magnetischen Teilchen auszuflocken. Die Aufschlämmung wird etwa 1 Minute lang umgerührt. Die Aufschlämmung wird etwa 1 Minute stehen gelassen, danach wird das oben befindliche Lösungsmittel durch Dekantieren entfernt. Die restlichen magnetischen Teilchen werden fünfmal mit Freon wie eben beschrieben gewaschen.
Die Proben (magnetischen Teilchen) werden bei Raumtemperatur etwa 15 Stunden stehen gelassen, um das Lösungsmittel verdampfen zu lassen. Ein Volumen an Säure wird jeder Glasschale in ausreichender Menge zugegeben, sodass die Säure und die magnetischen Teilchen 80 % des Schalenvolumens ausmachen. Chlorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 0,01N und Schwefelsäure mit einer Konzentration von 0,01N wurden in den Testbeispielen verwendet. 1 Tropfen 3N Kaliumthiocyanat (KSCN) wurde zu jeder Probe hinzu gegeben. Die Temperatur der Proben wurde nicht reguliert. Aufgrund der für die Durchführung der Tests erforderlichen Zeit wurde Wasser gelegentlich jeder Probe hinzu gegeben (mit Ausnahme der Proben in Beispiel 3, wo zusätzliche Säure und nicht nur Wasser zugegeben wurde), um das Volumenniveau der Säure über dem Ferrofluid zu halten. Die Zeit, die benötigt wird, damit die Farbe der Säurelösung blutrot wird, wird gemessen.
Beispiel 1
Sechs Proben von Ferrofluid, bezogen auf ein Ferrofluid auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation, Tokyo, Japan (Cat. No. VSG80) wurden hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Ferrofluid-Testverfahrens untersucht. In jeder Gruppe von drei Proben war eine der Proben unbehandeltes Ferrofluid (#1), eine weitere war unbehandeltes Ferrofluid, das dem Behandlungsverfahren unterzogen wurde (#2), jedoch ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels, und die dritte war das mit dem Fluorkohlenstoff-Oberflächenmodifizierungsmittel behandelte Ferrofluid (#3), wie in dem Behandlungsverfahren beschrieben. Das Oberflächenmodifizierungsmittel ist Heptadecafluordecyltrimetho xysilan, erhältlich von Toshiba Silicone Co., Ltd., Tokyo, Japan (Cat. No. TSL 8233). Die verwendeten Säuren waren 0,1N Salzsäure (HCl) und 0,1N Schwefelsäure (H₂SO₄). Die Resultate geben an, dass das mit Fluorkohlenstoff-Silan behandelte Ferrofluid eine größere Beständigkeit gegenüber einem Säureangriff aufweist.
Tabelle 1 – Ferrofluid-Testdaten
Beispiel 2
Sechs Proben von mit Tensid beschichteten magnetischen Teilchen, bezogen auf ein Ferrofluid auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation, Tokyo, Japan (Cat. No. VSG80) wurden hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Testverfahrens für magnetische Teilchen untersucht. In jeder Gruppe von drei Proben steht die Probe #4 für die magnetischen Teilchen, nachdem das Ferrofluid mit Freon ausgeflockt wurde, um die mit Tensid beschichteten magnetischen Teilchen ohne das Trägeröl zu erhalten. Die Probe #5 steht für die magnetischen Teilchen, nachdem das Ferrofluid der Behandlungsprozedur unterzogen wurde, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels. Die Probe #6 steht für die magnetischen Teilchen, nachdem das Ferrofluid der Behandlungsprozedur mit Zugabe des Oberflächenbehandlungsmittels unterzogen wurde. Das Oberflächenmodifizierungsmittel ist dasselbe wie in Beispiel 1 verwendet. Die Säuren waren 0,01N Chlorwasserstoffsäure und 0,01N Schwefelsäure. Die Resultate geben an, dass die mit Fluorkohlenstoff-Silan behandelten magnetischen Teilchen eine höhere Beständigkeit gegenüber Säureangriffen aufweisen.
Tabelle 2 – Magnetische Teilchen – Testdaten
Beispiel 3
Vier Proben Ferrofluid wurden hergestellt. Zwei der Proben basieren auf einem Ferrofluid auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation, Tokyo, Japan (Cat. No. VSG80) und zwei der Proben basieren auf einem Ferrofluid auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Sigma Hi-chemical, Inc., Kanagawa, Japan (Cat. No. F-211). Alle Proben wurden hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Ferrofluid-Testverfahrens untersucht. In jeder Gruppe von zwei Proben steht die Probe #7 für das unbehandelte Ferrotec-Ferrofluid. Die Probe #8 steht für das Ferrotec-Ferrofluid, das dem Behandlungsverfahren unterzogen wurde. Die Probe #9 steht für das unbehandelte Sigma Hi-chemical-Ferrofluid und die Probe #10 steht für das Sigma Hi-chemical-Ferrofluid, das dem Behandlungsverfahren unterzogen wurde. Das Oberflächenmodifizierungsmittel ist dasselbe wie in Beispiel 1. Die verwendete Säure war 0,04N Chlorwasserstoffsäure. Die Resultate geben an, dass das mit Fluorkohlenstoff-Silan behandelte Ferrofluid eine höhere Beständigkeit gegenüber Säureangriffen aufweist.
Tabelle 3
Andere Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel wurden auf ihre Eignung für die Behandlung von Ferrofluiden auf Fluorkohlenstoff-Basis untersucht. Die Oberflächenmodifizierungsmittel sind Tridecafluoroctyltrimethoxysilan, verfügbar von Toshiba Silicone Co., Ltd., Tokyo, Japan (Cat. No. TSL8257), Heptadecafluordecyltriethoxysilan, verfügbar von Gelest, Inc., Pennsylvania, USA (Cat. No. SIT5841.2), Tridecafluoroctyltriethoxysilan, verfügbar von Gelest, Inc. (Cat. No. SIT8175.0), Trifluorpropyltrimethoxysilan, verfügbar von Gelest, Inc. (Cat. No. SIT8372) und Trifluorpropylmethyl-dimethoxysilan, verfügbar von United Chemical Technologies, Inc., Pennsylvania, USA (Cat. No. T2842). Die Beispiele 4, 5 und 6 beschreiben die Verfahrensweise und Testergebnisse.
Beispiel 4
Vier Probengruppen von Ferrofluid auf Basis eines Ferrofluids auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation (Cat. No. VSG80) wurden hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Ferrofluid-Testverfahrens untersucht. Jede Gruppe enthielt zwei Proben. Eine Gruppe, welche die Probe #11 enthielt, war das unbehandelte Ferrofluid, welches dem Behandlungsverfahren unterzogen worden war, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels. Jede der restlichen drei Gruppen enthielt die Proben #12, #13 und #14. Die Proben #12, #13 und #14 waren behandelte Ferrofluide, jede behandelt mit dem in Tabelle 4 angegebenen Oberflächenmodifizierungsmittel. 0,52 Gramm der Gelest-Marke von Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmitteln wurde in dem Behandlungsverfahren an Stelle der 5,2 Gramm für die Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel der Toshiba Silicone-Marke verwendet. Die verwendeten Säuren waren 0,1N Chlorwasserstoffsäure und 0,1N Schwefelsäure. Die Resultate geben an, dass das mit Fluorkohlenstoff-Silan behandelte Ferrofluid eine höhere Beständigkeit gegenüber Säureangriffen aufweist.
Tabelle 4
Beispiel 5
Vier Gruppen von mit Tensid beschichteten Proben von magnetischen Teilchen auf Basis eines Ferrofluids auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation (Cat. No. VSG80) wurden hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Testverfahrens für magnetische Teilchen untersucht. In jeder Gruppe von vier Proben steht die Probe #15 für die magnetischen Teilchen, die aus dem Ferrofluid erhalten werden, welches dem Behandlungsverfahren unterzogen worden war, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels. Jede der restlichen drei Gruppen enthielt die Proben #16, #17 und #18. Die Proben #16, #17 und #18 stehen für die magnetischen Teilchen, welche der Behandlungsprozedur mit dem in Tabelle 5 angegebenen Oberflächenmodifizierungsmittel unterzogen wurden. Die verwendeten Säuren waren 0,01N Chlorwasserstoffsäure und 0,01N Schwefelsäure. Die Resultate geben an, dass die mit Fluorkohlenstoff-Silan behandelten magnetischen Teilchen eine höhere Beständigkeit gegenüber Säureangriffen aufweisen.
Tabelle 5
Beispiel 6
Zwei Gruppen von Proben auf Basis eines Ferrofluids auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation (Cat. No. VSG80) wurden hergestellt. Eine Gruppe wurde hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Ferrofluid-Testverfahrens untersucht. Die zweite Gruppe wurde hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Testverfahrens für magnetische Teilchen untersucht. Jede Gruppe enthielt vier Proben. Die Probe #19 in der Gruppe 1 war das unbehandelte Ferrofluid, welches dem Behandlungsverfahren unterzogen worden war, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels. Jede der restlichen drei Proben in der Gruppe 1 (Proben #20, #21 und #22) waren behandelte Ferrofluide, jedes behandelt mit dem in Tabelle 6 angegebenen Oberflächenmodifizierungsmittel. Die Probe #23 der Gruppe 2 waren die magnetischen Teilchen von unbehandeltem Ferrofluid, welche dem Behandlungsverfahren unterzogen worden waren, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittels. Jede der restlichen drei Proben in der Gruppe 2 (Proben #24, #25 und #26) waren behandelte magnetische Teilchen, jede behandelt mit dem in Tabelle 6 angegebenen Oberflächenmodifizierungsmittel. Die Proben #20 und #24 wurden mit 0,325 Gramm des SIT8372-Oberflächenmodifizierungsmittels behandelt. Die Proben #21 und #25 wurden mit 0,065 Gramm des SIT8372-Oberflächenmodifizierungsmittels behandelt. Die Proben #22 und #26 wurden mit 0,061 Gramm T2842-Oberflächenmodifizierungsmittel behandelt. Die angegebenen Mengen des verwendeten Oberflächenmodifizierungsmittels ersetzen die 5,2 Gramm des in der Behandlungsprozedur beschriebenen Oberflächen modifizierungsmittels. Die verwendeten Säuren waren 0,075N Chlorwasserstoffsäure für die Ferrofluide und 0,0075N Chlorwasserstoffsäure für die magnetischen Teilchen. Die Resultate geben an, dass die niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungs-mittel auch zur Behandlung von Ferrofluiden und magnetischen Teilchen auf Fluorkohlenstoff-Basis verwendet werden können, um den Ferrofluiden und magnetischen Teilchen eine höhere Beständigkeit gegenüber Säureangriffen zu verleihen.
Tabelle 6
Die Erfinder entwickelten weiterhin eine Verfahrensweise zum Behandeln kleinerer Proben von Ferrofluiden und magnetischen Teilchen, um das Volumen der erforderlichen Testlösung zu verringern, wodurch die Durchführung einer größeren Anzahl von Tests wirtschaftlicher gemacht wurde. Die Erfinder entwickelten auch eine Verfahrensweise zum direkten Behandeln von Ferrofluiden, ohne die Ferrofluide mit Freon ausflocken zu müssen, wodurch ein Schritt in dem Behandlungsverfahren eliminiert wurde. Diese neue Verfahrensweise spart auch Zeit, ist wirtschaftlicher und erzeugt weniger gefährlichen Abfall (Basisöl enthaltendes Freon). Diese neuen Verfahrensweisen führten auch zu Verbesserungen bezüglich der Beständigkeit gegenüber Säureangriffen von Ferrofluiden und magnetischen Teilchen.
Verfahrensweise zum Behandeln einer kleinen Probe von Fluorkohlenstoff-Ferrofluid
5 Gramm VSG80 werden in ein 100-cm³-Becherglas gefüllt. Das Ferrofluid wird mit 15 cm³ Freon über einem Magneten ausgeflockt. Nach etwa fünf Minuten wird der obere Teil des Lösungsmittels dekantiert. Die verbleibenden Teilchen werden erneut in etwa 3 bis 4 cm³ PFS-1 suspendiert und leicht erwärmt unter Bildung eines Ferrofluids auf Lösungsmittelbasis. Das Ferrofluid auf Lösungsmittelbasis wird in ein 10-cm³ großes Vial gefüllt. Das Vial wird auf eine Heizplatte gestellt und ein Thermoelement wird eingeführt, um die Fluidtemperatur zu überwachen. Nachdem das Lösungsmittel zu verdampfen begonnen hat und wenn das Gesamtvolumen des Ferrofluids auf Lösungsmittelbasis etwa 2 bis 3 cm³ erreicht hat, wird 1 cm³ (1,9 g) eines Trägeröls zugesetzt unter Bildung einer Lösungsmittel-Trägeröl-Mischung. Wenn die Temperatur der Mischung etwa 160°C erreicht, wird eine spezifische Menge an Oberflächenmodifizierungsmittel zugesetzt. Die Oberflächenmodifizierungsmittelmischung wird ständig erwärmt. Wenn die Temperatur des Oberflächenmodifizierungsmittels etwa 200°C erreicht, verändert sich die Fluidfarbe von braun zu braun-schwarz. Wenn das Ferrofluid 230°C erreicht, wird das Ferrofluid von der Heizplatte entfernt und abkühlen gelassen. Während des Abkühlungsvorgangs wird Trägeröl dem Ferrofluid hinzugefügt, um die Sättigungsmagnetisierung auf etwa 35 mT (350G) einzustellen.
Verfahrensweise zum Behandeln von Fluorkohlenstoff-Ferrofluid ohne Ausflocken
5 Gramm VSG80 werden in ein 10-cm³-Becherglas gefüllt. 2 cm³ PFS-1 werden in das Vial gegeben und gut umgerührt. Das Vial wird auf eine Heizplatte gestellt und die Fluidtemperatur wird mit einem Thermoelement überwacht. Eine spezifische Menge an Oberflächenmodifizierungsmittel wird hinzu gegeben, wenn die Temperatur des Ferrofluids etwa 160°C erreicht. Die Oberflächenmodifizierungsmittelmischung wird ständig erwärmt. Wenn die Temperatur der Oberflächenmodifizierungsmittelmischung etwa 200°C erreicht, verändert sich die Fluidfarbe von braun zu braun-schwarz. Wenn das Ferrofluid 230°C erreicht, wird das Ferrofluid von der Heizplatte entfernt und abkühlen gelassen. Während des Abkühlungsvorgangs wird Trägeröl dem Ferrofluid hinzugefügt, um die Sättigungsmagnetisierung auf etwa 35 mT (350G) einzustellen.
Beispiel 7
Zwei Gruppen von Proben auf Basis eines Ferrofluids auf Fluorkohlenstoff-Basis, verfügbar von Ferrotec Corporation (Cat. No. VSG80) wurden hergestellt. Eine Gruppe wurde hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Ferrofluid-Säuretestverfahrens untersucht. Die zweite Gruppe wurde hinsichtlich der Säurebeständigkeit mit Hilfe des zuvor beschriebenen Säuretestverfahrens für magnetische Teilchen untersucht. Jede Gruppe enthielt vier Proben. Die Probe #27 in der Gruppe 1 war das unbehandelte Ferrofluid, welches dem Behandlungsverfahren unterzogen worden war, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifi-zierungsmittels. Jede der restlichen drei Proben in der Gruppe 1 (Proben #28, #29 und #30) waren behandelte Ferrofluide, jedes behandelt mit dem in Tabelle 7 angegebenen Oberflächenmodifizierungsmittel. Die Proben #27, #28, #31 und #32 wurden gemäß der "Verfahrensweise zum Behandeln einer kleinen Probe von Fluorkohlenstoff-Ferrofluid" behandelt. Die Proben #29, #30, #33 und #34 werden gemäß der „Prozedur zur Behandlung eine Fluorkohlenstoff-Ferrofluids ohne Flocken" behandelt. Die Probe #31 der Gruppe 2 waren die magnetischen Teilchen von unbehandeltem Ferrofluid, welche dem Behandlungsverfahren unterzogen worden waren, aber ohne die Zugabe des Fluorkohlenstoff-Silan-Haftvermittlers. Jede der restlichen drei Proben in der Gruppe 2 (Proben #32, #33 und #34) waren behandelte magnetische Teilchen, jedes behandelt mit dem in Tabelle 7 angegebenen Oberflächenmodifizierungsmittel. Die Proben #28, #29, #32 und #33 wurden mit 0,85 Gramm des TSL8233-Oberflächenmodifizierungsmittels behandelt. Die Proben #30 und #34 wurden mit 1,7 Gramm TSL8257-Oberflächenmodifizierungsmittel behandelt. Die verwendeten Säuren waren 0,1N Chlorwasserstoffsäure für die Ferrofluide und 0,01N Chlorwasserstoffsäure für die magnetischen Teilchen. Die Resultate geben an, dass niedermolekulargewichtige Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel auch erfolgreich zur Behandlung von Ferrofluiden und magnetischen Teilchen auf Fluorkohlenstoff-Basis direkt ohne das Flockungsverfahren verwendet werden können, um den Ferrofluiden und magnetischen Teilchen eine höhere Beständigkeit gegenüber Säureangriffen zu verleihen.
Tabelle 7
Die Erfinder fanden ebenfalls heraus, dass Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifizierungsmittel auch die Säurebeständigkeit von Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und Ester-Basis verbessern können. Durch Behandeln der mit Tensid beschichteten magnetischen Teilchen mit diesen Oberflächenmodifizierungsmitteln auf Fluorkohlenstoff-Basis, die nicht als Dispergiermittel fungieren können, fand man heraus, dass die Säurebeständigkeit von behandelten Ferrofluiden etwa um das 2- bis 20fache besser ist in Abhängigkeit von dem Oberflächenmodifizierungsmittel und der verwendeten Menge an Oberflächenmodifizierungsmittel. Die folgenden Beispiele schließen ein Verfahren zur Herstellung der behandelten Ferrofluide auf Kohlenwasserstoff-Basis und Ester-Basis ein. Die Behandlung mit den Oberflächenmodifizierungsmitteln erfolgte als ein Zwischenschritt in dem Ferrofluid-Herstellungsverfahren, wo das Ferrofluid ein Ferrofluid auf Heptan-Basis vor der Umwandlung in ein Ferrofluid auf Ölbasis ist. Es sollte sich anhand der folgenden Beschreibungen verstehen, dass die Ferrofluide auf Heptan-Basis mit einem Tensid/Dispergiermittel beschichtete magnetische Teilchen enthalten. Im Falle eines Kohlenwasserstoff-Ferrofluids auf Öl-Basis ist das Tensid Oleinsäure. Das für das Ferrofluid auf Ester-Basis verwendete Tensid ist ein Dispergiermittel, das als 12-Hydroxystearinsäureisostearat bekannt ist und von Ferrotec Corporation verfügbar ist. Die angewandte Säuretest-Methodik sowohl bei behandelten als auch unbehandelten Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und Ester-Basis wurde zuvor als das 'Testverfahren für die Ferrofluid-Säurebeständigkeit' beschrieben.
Verfahrensweise für die Behandlung von Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und auf Ester-Basis
Die folgende Behandlungsprozedur wird zur Behandlung sowohl der Ferrofluide auf Kohlenwasserstoff-Basis als auch auf Ester-Basis angewandt. 30 cm³ des Ferrofluids auf Heptan-Basis mit 20 mT (2000), wie unten stehend beschrieben, werden in ein 200-cm³-Becherglas gefüllt. Eine spezifische Menge an Oberflächenmodifizierungsmittel wird hinzugefügt und mit dem Ferrofluid auf Heptan-Basis vermischt. Die Ferrofluid-Oberflächenmodifizierungsmittelmischung wird auf etwa 60°C erwärmt und etwa 30 Minuten lang umgerührt. Eine ausreichende Menge an Basisöl wird dem restlichen Ferrofluid hinzu gegeben, sodass das Ferrofluid eine Sättigungsmagnetisierung von ungefähr 20 mT (2000) besitzt.
Herstellung von Ferrofluid auf Kohlenwasserstoff-Basis
Ein Kohlenwasserstoff-Ferrofluid auf Heptan-Basis wurde unter Verwendung von Oleinsäure als Tensid/Dispergiermittel in der folgenden Weise verwendet. 52 Gramm Eisen(II)-sulfat-heptahydrat wurden in Wasser gelöst und umgerührt zur Bildung von etwa 200 cm³ Mischung. 85 cm³ von 42° Baume-Eisenchlorid (42° Baume = 1,408 g/cm³ bei 20°C) wurden der Wassermischung hinzugefügt und umgerührt, bis eine homogene Mischung erhalten wurde. Etwa 125 cm³ 26%iges Ammoniumhydroxid wurden mit etwa 70 cm³ Wasser vermischt. Die homogene Eisenionenmischung wurde in die Mischung von 26%igem Ammoniumhydroxid und Wasser gefüllt und umgerührt, bis sie homogen war. Eine Olein-Suppe, die aus 8,6 cm³ Oleinsäure und 11 cm³ 26%iger Ammoniaklösung bestand, wurde ebenfalls hergestellt. Die Olein-Suppe wurde danach der Magnetit-(Fe₃O₄-)Teilchenaufschlämmung zugegeben, um die Teilchen mit einem Oleinion zu bedecken. 120 cm³ Heptan wurden in die mit Olein überzogene Teilchenaufschlämmung gefüllt, und die gesamte Aufschlämmung wurde etwa 5 Minuten lang umgerührt. Etwa 27 cm³ Aceton wurden dieser Aufschlämmung hinzu gegeben und etwa 5 Minuten lang umgerührt. Die Aceton-Aufschlämmungsmischung wird danach stehen gelassen und sich für etwa 1 Stunde abtrennen bzw. abscheiden gelassen. Das Fluid, welches nach oben aufgestiegen ist, wurde dann abgesaugt, und das Volumen wurde durch Erwärmen verringert, um die Sättigungsmagnetisierung auf etwa 20 mT (2000) einzustellen.
Beispiel 8
Drei Proben von Ferrofluid auf Heptan-Basis wurden dem unter 'Verfahrensweise zum Behandeln von Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und auf Ester-Basis' beschriebenen Behandlungsverfahren unterzogen, mit der Ausnahme, dass kein Oberflächenmodifizierungsmittel einer Probe zugegeben wurde. Die Probe #35 wurde dem Behandlungsverfahren unterzogen, doch es wurde kein Oberflächenmodifizierungsmittel hinzugegeben. Die Probe #36 wurde mit 2,6 Gramm SIT8372.0 behandelt und die Probe #37 wurde mit 2,4 Gramm T2842 behandelt. Das zur Einstellung der Sättigungsmagnetisierung verwendete Basisöl ist eine nicht-polare Trägerflüssigkeit, vorzugsweise ein Polyalphaolefinöl. Solche Öle sind kommerziell leicht verfügbar. Zum Beispiel sind SYNTHANE-Öle, hergestellt von der Gulf Oil Company, Durasyn-Öle, hergestellt von Amoco Chemicals, oder Öle, hergestellt von der Henkel Corporation/Emery Group, mit Viskositäten von 2, 4, 6, 8 oder 10 mm²/s (Centistokes (cSt)) bei 100°C sind als nichtpolare Träger nützlich. Das in diesem Beispiel verwendete Polyalphaolefin ist ein 4-mm²/s-(cSt-)Öl, bekannt als 3004 und verfügbar von Henkel Corporation, Emery Group, Ohio, USA. Die Proben wurden dem zuvor unter 'Testverfahren für die Ferrofluid-Säurebeständigkeit' beschriebenen Säuretest unterzogen. Die Daten zeigen, dass die mit den Oberflächenmodifizierungsmitteln behandelten Ferrofluide auf Kohlenwasserstoff-Basis die Beständigkeit von Ferrofluiden gegenüber Säureangriffen um das etwa 8- bis etwa 20fache gegenüber einem unbehandelten Ferrofluid erhöhten.
Tabelle 8
Beispiel 9
Drei Proben von Ferrofluid auf Heptan-Basis wurden dem unter 'Verfahrensweise zum Behandeln von Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und auf Ester-Basis' beschriebenen Behandlungsverfahren unterzogen, mit der Ausnahme, dass kein Oberflächenmodifizierungsmittel einer Probe zugegeben wurde. Die Probe #38 wurde dem Behandlungsverfahren unterzogen, doch es wurde kein Oberflächenmodifizierungsmittel hinzu gegeben. Die Probe #39 wurde mit 6,8 Gramm TSL8233 behandelt, die Probe #40 wurde mit 5,6 Gramm TSL8257 behandelt und die Probe #41 wurde mit 0,56 Gramm TSL8257 behandelt. Das zur Einstellung der Sättigungsmagnetisierung verwendete Basisöl ist dasselbe wie das in Beispiel 8 verwendete. Die Proben wurden dem zuvor unter 'Testverfahren für die Ferrofluid-Säurebeständigkeit' beschriebenen Säuretest unterzogen. Die Daten zeigen, dass die mit diesen Oberflächenmodifizierungsmitteln behandelten Ferrofluide auf Kohlenwasserstoff-Basis die Beständigkeit von Ferrofluiden gegenüber Säureangriffen um das etwa 1,5- bis etwa 4,5fache gegenüber einem unbehandelten Ferrofluid erhöhten.
Tabelle 9
Herstellung von Ferrofluid auf Ester-Basis
Ein Kohlenwasserstoff-Ferrofluid auf Heptan-Basis wurde unter Verwendung von 12-Hydroxystearinsäureisostearat, verfügbar von Ferrotec Corporation, als Tensid/Dispergiermittel in der folgenden Weise hergestellt. 52 Gramm Eisen(II)-sulfatheptahydrat wurden in Wasser gelöst und umgerührt zur Bildung einer etwa 200 cm³ Mischung. 85 cm³ von 42° Baumé-Eisenchlorid wurden der Wassermischung hinzugefügt und umgerührt, bis eine homogene Mischung erhalten wurde. Etwa 125 cm³ 26%iges Ammoniumhydroxid wurden mit etwa 70 cm³ Wasser vermischt. Die homogene Eisenionenmischung wurde in die Mischung von 26%igem Ammoniumhydroxid und Wasser gefüllt und umgerührt, bis sie homogen war. Die Fe₃O₄-Teilchen-Aufschlämmung wurde erwärmt und erreichte eine Temperatur von etwa 60 – 70°C. Etwa 50 cm³ 12-Hydroxystearinsäureisostearat, gelöst in etwa 450 cm³ Heptan, wurden auf etwa 70°C erwärmt und der unter Rühren warmen Magnetit-Aufschlämmung zugegeben. Die Mischung wurde danach etwa 5 Minuten lang umgerührt. Dieser Mischung wurden etwa 350 cm³ Aceton zugegeben und die Mischung wurde etwa 5 Minuten lang umgerührt. Die Aceton-Aufschlämmungsmischung wird danach stehen gelassen und sich für etwa 1 Stunde abtrennen bzw. abscheiden gelassen. Das Fluid, welches nach oben aufgestiegen ist, wurde dann abgesaugt, und das Volumen wurde durch Erwärmen verringert, um die Sättigungsmagnetisierung auf etwa 20 mT (2000) einzustellen.
Beispiel 10
Drei Proben von Ferrofluid auf Heptan-Basis wurden dem unter 'Verfahrensweise zum Behandeln von Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und auf Ester-Basis' beschriebenen Behandlungsverfahren unterzogen, mit der Ausnahme, dass kein Oberflächenmodifizierungsmittel einer Probe zugegeben wurde. Die Probe #42 wurde dem Behandlungsverfahren unterzogen, doch es wurde kein Oberflächenmodifizierungsmittel hinzugegeben. Die Probe #43 wurde mit 2,6 Gramm SIT8372.0 behandelt und die Probe #44 wurde mit 2,4 Gramm T2842 behandelt. Das zur Einstellung der Sättigungsmagnetisierung verwendete Basisöl ist eine polare Ester-Trägerflüssigkeit, welche Polyester von gesättigten Kohlenwasserstoffsäuren, wie C₆-C₁₂-Kohlenwasserstoffsäuren, Phthalate, wie Dioctyl und andere Dialkylphthalate, Citratester und Trimellitatester, wie Tri(n-octyl/n-decyl)ester einschließen. Andere geeignete polare Ester-Träger-flüssigkeiten schließen Ester von Phthalsäure-Derivaten, wie Triaryl-, Trialkyl- oder Alkylphosphate, und Epoxy-Derivaten, wie epoxidiertem Sojabohnenöl, ein. Die bevorzugte, in diesem Beispiel verwendete polare Ester-Trägerflüssigkeit ist ein Trimellitatester. Stärker bevorzugt ist die Trägerflüssigkeit ein Trimellitattriester, die in breitem Umfang als Plastifizierungsmittel in der Draht- und Kabelindustrie eingesetzt werden. Der bevorzugte Trimellitattriester ist zum Beispiel von Aristech Chemical Corporation, Pennsylva nia, USA, unter dem Handelsnamen PX336 verfügbar. Die Proben wurden dem zuvor unter dem 'Testverfahren für die Ferrofluid-Säurebeständigkeit' beschriebenen Säuretest unterzogen. Die Daten zeigen, dass die mit diesen Oberflächenmodifizierungsmitteln behandelten Ferrofluide auf Ester-Basis die Beständigkeit von Ferrofluiden gegenüber Säureangriffen um das etwa 1- bis etwa 3fache gegenüber einem unbehandelten Ferrofluid auf Ester-Basis erhöhen.
Tabelle 10
Beispiel 11
Vier Proben von Ferrofluid auf Heptan-Basis wurden dem unter 'Verfahrensweise zum Behandeln von Ferrofluiden auf Kohlenwasserstoff-Basis und auf Ester-Basis' beschriebenen Behandlungsverfahren unterzogen, mit der Ausnahme, dass kein Oberflächenmodifizierungsmittel einer Probe zugegeben wurde. Die Probe #45 wurde dem Behandlungsverfahren unterzogen, doch es wurde kein Oberflächenmodifizierungsmittel hinzugegeben. Die Probe #46 wurde mit 6,8 Gramm TSL8233 behandelt, die Probe #47 wurde mit 0,68 Gramm TSL8233 behandelt und die Probe #48 wurde mit 5,6 Gramm TSL8257 behandelt. Das zur Einstellung der Sättigungsmagnetisierung verwendete Basisöl ist dasselbe wie in Beispiel 10 verwendet. Die Proben wurden dem zuvor unter 'Testverfahren für die Ferrofluid-Säurebeständigkeit' beschriebenen Säuretest unterzogen. Die Daten zeigen, dass die mit diesen Oberflächenmodifizierungsmitteln behandelten Ferrofluide auf Ester-Basis die Beständigkeit von Ferrofluiden gegenüber Säureangriffen um das etwa 2- bis etwa 12fache gegenüber einem unbehandelten Ferrofluid erhöhten.
Tabelle 11

Claims

Magnetische fluide Zusammensetzung, umfassend: eine Trägerflüssigkeit; und eine Vielzahl von magnetischen Teilchen, die mit mindestens einem Tensid beschichtet sind, welches ein Dispergiermittel und ein Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittel ist, wobei das Oberflächenmodifiziermittel ein Nichtdispergiermittel ist und die Säurebeständigkeit des magnetischen Fluids verbessert, und wobei das Oberflächenmodifiziermittel durch die Formel R¹ _4-nSiR²n angegeben wird, worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, welcher aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, und n 1, 2 oder 3 ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Oberflächenmodifiziermittel durch die folgende Formel an e eben wird
worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, R³ für einen Alkylrest mit einem bis drei Kohlenstoffatomen steht und n 1 oder 2 ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei R¹ durch die Formel R^1aR^1b ersetzt ist, wobei R^1a für einen Fluoralkylrest mit einem bis acht Kohlenstoffatomen steht und R^1b für einen Alkylrest mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen steht.
Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 – 3, wobei die Trägerflüssigkeit eine polare oder eine nicht polare Flüssigkeit ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei die Trägerflüssigkeit aus der Gruppe gewählt wird, die aus einem Öl auf Fluorkohlenstoff-Basis, einem Öl auf Kohlenwasserstoff-Basis und einem Öl auf Ester-Basis mit niedriger Flüchtigkeit und niedriger Viskosität besteht.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 5, wobei die Trägerflüssigkeit auf Kohlenwasserstoff-Basis eine Viskosität von 2 × 10^–6 m²s^–1 (2 Centistokes) bis 2 × 10^–5 m²S^–1 (20 Centistokes) bei 100°C besitzt.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei das Oberflächenmodifiziermittel eines aus einem Fluoralkylalkoxysilan und einem Fluoralkylalkylalkoxysilan ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei das Oberflächenmodifiziermittel aus der Gruppe gewählt wird, die aus Heptadecafluordecyltrimethoxysilan, Tridecafluoroctyltrimethoxysilan, Heptadecafluordecyltriethoxysilan, Tridecafluoroctyltriethoxysilan, Trifluorpropyltrimethoxysilan und Trifluorpropylmethyldimethoxysilan besteht.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei die Vielzahl von magnetischen Teilchen Ferrit mit einer Durchmessergröße im Bereich von 3 × 10^–9 bis 1,5 × 10^–8 m (dreißig bis einhundertfünfzig Angstrom) sind.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, wobei das mindestens eine Tensid ausgewählt ist aus der Klasse von Tensiden, die aus kationischen Tensiden, anionischen Tensiden und nichtionischen Tensiden besteht.
Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Fluidzusammensetzung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellung eines magnetischen Fluids auf Lösungsmittelbasis mit einer Vielzahl von magnetischen Teilchen, beschichtet mit mindestens einem kationischen, anionischen und einem nicht-ionischen Tensid, welches ein Dispergiermittel ist; Zugeben eines niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittels, das ein Nichtdispergiermittel ist, um die Säurebeständigkeit der Zusammensetzung zu verbessern, wobei das Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittel durch die folgende Formel angegeben wird: R¹ _4-nSiR worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, und n 1, 2 oder drei 3 ist; Entfernen eines beträchtlichen Teils der Lösungsmittelbasis von dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis; und Hinzusetzen einer kompatiblen hochmolekulargewichtigen organischen Trägerflüssigkeit.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Oberflächenmodifiziermittel durch folgende Formel repräsentiert wird:
worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, R³ für einen Alkylrest mit einem bis drei Kohlenstoffatomen steht und n 1 oder 2 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei das R¹ durch die Formel R^1aR^1b ersetzt ist, wobei R^1a für einen Fluoralkylrest mit einem bis acht Kohlenstoffatomen steht und R^1b für einen Alkylrest mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen steht.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Schritt des Entfernens der Lösungsmittelbasis ferner das Abdampfen der Lösungsmittelbasis von dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Abdampfungsschritt das Erhitzen des magnetischen Fluids auf Lösungsmittel-Basis auf eine Temperatur im Bereich von 60°C bis 200°C einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Abdampfungsschritt das Erhitzen des magnetischen Fluids auf Lösungsmittel-Basis auf 60°C einschließt, wenn die Trägerflüssigkeit eine Trägerflüssigkeit auf Kohlenwasserstofföl-Basis oder eine Trägerflüssigkeit auf Esteröl-Basis ist.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Abdampfungsschritt das Erhitzen des magnetischen Fluids auf Lösungsmittel-Basis auf 200°C einschließt, wenn die Trägerflüssigkeit eine Trägerflüssigkeit auf Fluorkohlenstofföl-Basis ist.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 – 13, wobei der Schritt des Hinzusetzens der kompatiblen Trägerflüssigkeit ferner das Einstellen der Sättigungsmagnetisierung der magnetischen Fluidzusammensetzung auf Trägerflüssigkeits-Basis auf einen vorbestimmten Wert einschließt.
Verfahren zur Herstellung einer verbesserten magnetischen Fluidzusammensetzung aus einem magnetischen Fluid, umfassend eine Trägerflüssigkeit mit niedrigem Dampfdruck, enthaltend eine Vielzahl von magnetischen Teilchen, die mit mindestens einem Tensid, welches ein Dispergiermittel ist, beschichtet sind, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritt umfasst: Ausflocken des magnetischen Fluids mit einem Lösungsmittel, das mit der Trägerflüssigkeit kompatibel ist; Abtrennen des Lösungsmittels, welches Trägerflüssigkeit enthält, von der Vielzahl von oberflächenbeschichteten magnetischen Teilchen; erneutes Suspendieren der Vielzahl von oberflächenbeschichteten magnetischen Teilchen in einer kompatiblen Lösungsmittel-Basis, welche eine Lösungsmittelbasismischung bildet; Hinzusetzen eines niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittels, welches ein Nichtdispergiermittel ist, um die Säurebeständigkeit der Vielzahl von oberflächenbeschichteten magnetischen Teilchen zu verbessern, wobei das Fluorkohlenstoff-Silan-Modifiziermittel durch die folgende Formel angegeben wird: R¹ _4-nSiR² _n wobei R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit ein bis drei Kohlenstoffatomen besteht, und n 1, 2 oder 3 ist; Entfernen eines beträchtlichen Anteils der Lösungsmittel-Basis von der Lösungsmittelbasismischung; und Hinzusetzen einer kompatiblen hochmolekulargewichtigen Trägerflüssigkeit.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Oberflächenmodifiziermittel durch die folgende Formel an e eben wird
worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, R³ für einen Alkylrest mit einem bis drei Kohlenstoffatomen steht und n 1 oder 2 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei das R¹ durch die Formel R^1aR^1b ersetzt ist, worin R^1a für einen Fluoralkylrest mit einem bis acht Kohlenstoffatomen steht und R^1b für einen Alkylrest mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen steht.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 – 21, wobei der Schritt des Entfernens der Lösungsmittelbasis ferner das Abdampfen der Lösungsmittelbasis von dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Schritt des Entfernens der Lösungsmittel-Basis ferner das Abdampfen der Lösungsmittel-Basis von der Lösungsmittel-Basismischung einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei der Abdampfungsschritt das Erhitzen der Lösungsmittel-Basismischung auf eine Temperatur im Bereich von 60 bis 200°C einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei der Abdampfungsschritt das Erhitzen des magnetischen Fluids auf Lösungsmittel-Basis auf 60°C einschließt, wenn die Trägerflüssigkeit eine Trägerflüssigkeit auf Kohlenwasserstofföl-Basis oder eine Trägerflüssigkeit auf Esteröl-Basis ist.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei der Abdampfungsschritt das Erhitzen des magnetischen Fluids auf Lösungsmittel-Basis auf 200°C einschließt, wobei die Trägerflüssigkeit eine Trägerflüssigkeit auf Fluorkohlenstofföl-Basis ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Schritt des Hinzusetzens der kompatiblen Trägerflüssigkeit ferner das Einstellen der Sättigungsmagnetisierung der magnetischen Fluidzusammensetzung auf Trägerflüssigkeitsbasis auf einen vorbestimmten Wert einschließt.
Verfahren zur Herstellung einer verbesserten magnetischen Fluidzusammensetzung aus einem magnetischen Fluid, umfassend eine niedermolekulargewichtige Trägerflüssigkeit, die eine Vielzahl von magnetischen Teilchen, welche mit mindestens einem Tensid beschichtet sind, enthält, wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Mischen einer vorbestimmten Menge eines organischen Lösungsmittels mit einer vorbestimmten Menge des magnetischen Fluids, wodurch eine Fluid-Lösungsmittel-Mischung gebildet wird; Erhitzen der Fluid-Lösungsmittel-Mischung auf eine vorbestimmte Temperatur; Hinzusetzen eines niedermolekulargewichtigen Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittels, das heißt eines Nichtdispergiermittels, zu der Fluid-Lösungsmittel-Mischung, wodurch eine behandelte Fluidmischung gebildet wird, um die Säurebeständigkeit der Vielzahl von oberflächenbeschichteten magnetischen Teilchen zu verbessern, wobei das Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittel durch folgende Formel angegeben wird R¹ _4-nSiR² _n worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, und n 1, 2 oder 3 ist; Erhitzen der behandelten Fluidmischung auf eine zweite vorbestimmte Temperatur; und Hinzusetzen einer kompatiblen hochmolekulargewichtigen Trägerflüssigkeit, wobei die Fluidmischung sich abkühlt.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Oberflächenmodifiziermittel durch die folgende Formel repräsentiert wird
worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, R³ für einen Alkylrest mit einem bis drei Kohlenstoffatomen steht und n 1 oder 2 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 28 oder Anspruch 29, wobei R¹ durch die Formel R^1aR^1b ersetzt ist, worin R^1a für einen Fluoralkylrest mit einem bis acht Kohlenstoffatomen steht und R^1b für einen Alkylrest mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen steht.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 28 – 30, wobei der Schritt des Entfernens der Lösungsmittel-Basis ferner das Abdampfen der Lösungsmittel-Basis von dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei der Schritt des Hinzusetzens der kompatiblen Trägerflüssigkeit ferner das Einstellen der Fluidmischung einschließt, um eine vorbestimmte Sättigungsmagnetisierung zu erhalten.
Magnetisches Fluid, erhältlich durch das Verfahren, welches folgendes umfasst: das Erhalten eines magnetischen Fluids auf Lösungsmittel-Basis mit einer Vielzahl von magnetischen Teilchen, die mit mindestens einem Tensid, welches ein Dispergiermittel ist, beschichtet sind; das Hinzusetzen eines Fluorkohlenstoff-Silan-Oberflächenmodifiziermittels zu dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis, wodurch das Oberflächenmodifiziermittel ein Nichtdispergiermittel ist und die Säurebeständigkeit des magnetischen Fluids verbessert, wobei das Fluorkohlenstoff-Silan-Modifiziermittel durch folgende Formel angegeben wird R¹ _4-nSiR² _n worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, und n 1, 2 oder 3 ist; das Entfernen von etwa der Hälfte des Lösungsmittels von dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis; und das Hinzusetzen einer kompatiblen hochmolekulargewichtigen organischen Trägerflüssigkeit zu dem magnetischen Fluid.
Magnetisches Fluid gemäß Anspruch 33, wobei das Oberflächenmodifiziermittel durch folgende Formel repräsentiert wird
worin R¹ für einen Fluoralkylrest mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen steht, R² für einen hydrolysierbaren Rest steht, der aus der Gruppe gewählt wird, die aus Alkoxiden mit einem bis drei Kohlenstoffatomen besteht, R³ für einen Alkylrest mit einem bis drei Kohlenstoffatomen steht und n 1 oder 2 ist.
Magnetisches Fluid gemäß Anspruch 33 oder Anspruch 34, wobei R¹ durch die Formel R^1aR^1b ersetzt ist, worin R^1a für einen Fluoralkylrest mit einem bis acht Kohlenstoffatomen steht und R^1b für einen Alkylrest mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen steht.
Magnetisches Fluid gemäß einem der Ansprüche 33 – 35, wobei der Schritt der Entfernung der Lösungsmittel-Basis ferner das Abdampfen der Lösungsmittel-Basis von dem magnetischen Fluid auf Lösungsmittel-Basis einschließt.
Magnetisches Fluid gemäß Anspruch 36, wobei das Oberflächenmodifiziermittel eines aus einem Fluoralkylalkoxysilan und einem Fluoralkylalkylalkoxysilan ist.
Magnetisches Fluid gemäß mindestens einem der Ansprüche 33 – 35, wobei das Oberflächemodifiziermittel aus der Gruppe gewählt wird, die aus Heptadecafluordecyltrimethoxysilan, Tridecafluoroctyltrimethoxysilan, Heptadecafluordecyltriethoxysilan, Tridecafluoroctyltriethoxysilan, Trifluorpropyltrimethoxysilan und Trifluorpropylmethyldimethoxysilan besteht.