Способ определения устойчивости магнитных коллоидов

(51)5 О 01 72 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСК(21) 4848307 (22) 09.07.90 (46) 30.06,93 (71) Специа гическое б энергетичес (72) Ю.О,Ми (56) Авторск М 1663612,21 ПОСОБ ОП И МАГНИТН польэовани и может бы ойчивости сть; способ агнитных к(54) ВО химии ки уст Сущно сти м ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Бюл. М 24ьное конструкторско-технолро "Полюс" при Ивановскоом институте им. В,И,Лениналев и С.И.Евсине свидетельство СССРл. 0 О 1 й 27/72, 1988. РЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИЫХ КОЛЛОИДОВ : относится к коллоидной ь использованодля оценмагнитных жидкостей. определения устойчиволлоидов заключается в Изобретение относится к коллоиднойхимии и может быть применено для оценкиустойчивости магнитных жидкостей,Цель изобретения - сокращение времени и повышение точности определения агрегативной устойчивости магнитногоколлоида,Поставленная цель достигается тем, чтомагнитный коллоид помещают в неоднородное магнитное поле с образованием иэ негопробки в измерительном канале, а в разделенных пробкой полостях создают перепаддавлений, многократно измеряют ее критический перепад давлений при созданиисдвигового течения и сравнивают информативный параметр с этанолом, при этом согласно изобретению до помещениямагнитногд коллоида в неоднородное полеизмеряют его вязкость и объемную концентрацию частиц, по которым определяют.Ж. 1824573 том, что по измерениям исходных величин вязкости и объемной концентрации магнитного коллоида определяют предельную концентрацию частиц до силового воздействия неоднородного магнитного поля, а по установившемуся критическому перепаду давлений магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле определяют предельную концентрацию частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля и по разности предельных концентраций определяют деформацию защитных оболочек, по которой судят об их упругости, Причем на период измерения критического перепада давлений кратковременно создают сдвиговое течение в магнитном коллоиде, 2 ил,предельную концентрацию частиц до воздействия неоднородного магнитного поля, а критический перепад давлений измеряют периодически до установившегося его значения, причем на период его измерения сдвиговое течение в пробке из магнитного коллоида создают кратковременно, по величине установившегося критического перепада давлений определяют предельную концентрацию частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля, по разнице между предельными концентрациями определяют деформацию защитных оболочек и их упругость, по которой судят об агрегативной устойчивости магнитных коллоидов.Способ основан на том, что по измерениям вязкости и объемной концентрации частиц в магнитном коллоиде до воздействия нй него неоднородного магнитного поля оп."э 1,/(1 С) - С(1 - )эо -3 См "- Л Руссм/ реда///к)т реда/Уо кг)цен) рацию частиц, При наложении неоднородного ма нит- НО).О ПОЛЯ ЛСЛЕДС) ВИЕ ЕО СИЛОВОГО Озт;.С Г; РЕДЕЛЛСД С,ОНЦЕ,)Г ДЦИЯ ЧДС тИЦ УВ И ВДЕтС, Э ГО СВЛЭаО С ДЕфаРМаЦИЕИ ЗДЩИТС 1,Х О/эг)ла 1 Е); ПО КОТГай опрс,;еллп их д)ру г)с 1 суд)т Об д)г)егд.1,в .)11 ":, л".:.г, гиа 1) ) Зь О ко/)//эида.с;,:/" .) г//).гОмд -) дер лде: .л л еодерс днам магинам.)Днако крии:вский пер 1 эд дэвлений иэ",леряю:.и крдкавремснномдлажеиидвиовгна )ечсния для Гаго, чтобы ог)редеЛИ)Ь УС 10 дЕНСГ)Е ЭаЧЕЭНИЕ КРИТИЧЕСКО 0пэрэ)ддд давлении по обьему магнигногоколлоид" и тем самым уменьшить ошибку,обус/) э/)енную дефектдс.)и магнитного кал/)оид; 3)о свяэдо с тем, что нарушениеГерметичас)и пробки иэ магнитного коллои." ) идет ссегда па слабым местам дефек. д /, ли)ние ко)арых ва времени) д фи, 1 изображена ус гройс) ва Д)ЯОПРЕДЕЛЕИЯ УСайЧИВОСтИ МаГНИтНОГО КОЛло;:д;ь чд фиГ. 2:эдг)исМасть изменсниякри )чссгого ПГ репддд давлений пробки иэмэ; ни)на О коллоидд от времеи нахажде 1 И ЕГЭ Е И)МЕР:.1 ЛЬНОС ДДЛЕ,г.); ,С Г О ДЛЯ ЭЛРЕ/)ЕГЕИГ УстайЧИВОС Т 1 С а С 1 0 1; И Э сс./ Л Ь Ь, ГЭ Г Ь К П 0 С Т О я Н Н О0 М а Гнитаи п.осных приставок 2 и 3.конце рио ахвдгывдющил вал 4 и образующих кольцеваи измерительный каналМЕЖДУ ВДЛОМ И ОДНОЙ ИЗ ПОЛЮСНЫХ ПРИСтавак 2. запалеый магнитым каллоидам5. Удгн)тсый поток Э, проходя по пути,магит 1, полосдя 1)риг Гдвк) 2, вдл 4, другая палосдя при тд)кд .) абс.г/ечивдет наличиееодарэднога мэгнитноО поля визмерительом дчэле.)21 ЗвриЭ 1 Г)ЭК;/:Т.- у,г И ОбЬЕМуК) КОН.ен Грдциа .Лг г ц С сЛг итогп оллаидд,20 25 30 "15 40 45 50 можно определить относительную толщинуд, /г защитной оболочки до силового воздейстэия магнитного поля, например, иэС,)Е,)Ума.)Х СПООШЕИй т/о21 - )Г г Ь1 ГГ г 2 Ф)ДЕ )/ л)ЛДСТИЛЕ КДЯ ВЯЗКО/ /Ь МЭГНИТа ГО колл аида,т), влзкас ь дисперсиан 01", сэзд,С . - эффективная объемная ацент. рдция д 1 ц с у еам здеигных оболочек;Сэемля концентрация час)иц;д . Олщид защ, 1 ай оболочки;г . радиус твердой дстцы.;)дт,11 апргделлем и; едельную концентрацию чдс иц до силового воздействия неоднорад;га мани)нао паля где С - предельная упаковка частиц с защитными оболочками )/10 жна принять, чта предельная упаковка согэтдетствуег к/бической тогда С = 0,52.При заполнении измерительного кадлд мднитсым оллоидом последний в неодородном мнитном поле образует пробку пО критическому перег)аду котарОЙ мохка определи), концентрацию частиц /л/./)е силава Оазд.;йс)вия неоднороднао мдгн: ноо паля, Силовое воздействие неоДНОрадс,д П МаГНИОГО ПОЛЯ ПРИВОДИТ К увеличению коценрации магнитных частиц под острием зубца и деформации защитньх оболочек на поверхности частиц, Поэгому критический перепад давлений увеличиваегся от времени воздействия магнитного поля (фиг, 2), Установившееся зна. ч е Н ив Л Ру) соответствует предельной уг)дкэвке частиц с защитными оболочками, Поэтому предельную концентрацию частиц после силавага воздействияеаднарадного магнигного поля С,м можно определить из выражения где К - постояннэя прибора;1, - намдгничсность насыщения материала частиц,Если сделать предложесие, что сила Ое воздействие неоднородного маги Ога пп. лл не иэменяе Прг ельную упдкг/вку частиц1+дСюмг Р 1/й Ь =41,2 40 45 50 ость магнитЕ - тогабН эмерительилиндрами ося цилиню щ -314 -10 мм /с ъЧО 0,1 "0,0314 потоков являет 5 с защитными оболочками, а вызывает только деформацию последних. то из соотношения определяем относительную толщину защитной оболочки после силового воздействия магнитного поля, которая будет меньше, чем д,о/г,Тогда( д о - д )/г - является относительной деформацией защитной оболочки при силовом воздействии неоднородного магнитного поля. Иэ закона Гука коэффициент относительной упругости определим из соотношения У= (6) Магнитному коллоиду с более высокой упругостью защитных оболочек соответствует и более высокая устойчивость к агрегэтированию.При определении предельной концентрации частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля магнитный коллоид выдерживают в магнитном поле беэ наложения сдвигового течения для того, чтобы ускорить процесс увеличения концентрации частиц под острием зубца, который обусловлен магнитной силой, действующей на магнитную частицу и направленной в область максимального поля где в - магнитный момент частицы;огаб Н - градиент магнитного поля.Ускорение этого процесса связано с тем, что отсутствует перемешивание коллоида, препятствующее перемещению частиц. Это позволяет уменьшить время определения установившегося критического перепада давлениИ, а соответственно, и время определения упругости защитных оболочек. Кроме того, выдержка коллоида в отсутствие сдвигового течения исключает ошибку в определении предельной концентрации частиц, связанную с уменьшением концентрации частиц в зоне сдвигового течения из-за агрегативной неустойчивости магнитного коллоида,Однако измерение критического перепада давлений проводят при кратковременном наложении сдвигового течения для 5 10 15 20 25 30 того, ч 1 обы определить усредненное значение критического перепада давлений по объему и тем самым исключить ошибку, обусловленную неоднородным распределением дефектов в магнитном коллоиде. К дефектам относятся, например, крупные частицы и частицы с ослабленными защитными оболочками, Это связано с тем, что нарушение герметичности идет всегда по слабым местам, где наблюдается большое скопление дефектов, влияние которых во времени усиливается, Перемешивание магнитного коллоида при наложении сдвигового течения равномерно распределяет дефекты по объему и уменьшает ошибку в определении предельной концентрации частиц, а соответственно и упругости защитных оболочек, Кроме того, это делает справедливым допущение, что упаковка частиц с защитными оболочками являетс кубической, поскольку при упаковке более кубической относительное движение частиц затруднено.Течение магнитного коллоида перестает быть сдвиговым при повышении частоты вращения цилиндра, когда появляются нормальные напряжения, образующие вихревые потоки Тейлора, Границы режимов течения определяются числом Тейлора. где в кр - критическая угловая скорость вращения цилиндра в измерительном канале; Р - кинематическая вяэкной жидкости;й - радиус цилиндра;Ь - зазор между цилиндрамиОценка числа тейлора для иного канала с зазором между цЬ - 0,1 мм, радиусом вращающегдра В - 10 мм, угловой скоростьс и вязкостью МЖ10 м /сдает Поскольку Та Такр, то вихревыхнет, и течение магнитного коллоидася сдвиговым,Критическая скорость вращенияэтого измерительного канала примм/с составляет Такр 1 41,210 щ "Р 7 ГЛО 0,1 412Таким образом, сдвиговым является течение, если 0ив р. Критическая угловэя скорость зависит от вязкости магнитного коллоида и размеров измери тельного канала,П р и м е р, Определение устойчивости магнитных коллоидов проводили в следующем порядке. Измеряли вязкость и объемную концентрацию коллоида, по формулам 10 (1) и (2) определяли относительную толщину защитной оболочки д о/г и по формуле (3) рассчитывали предельную концентрацию час гиц Со до силового воздействия неоднородного магнитного поля, Далее магнитный 15 коллоид в объеме 0.3 см помещали в измезрительный канал с неоднородным магнитным полем, имеющим максимальную величину напряженности 1,1 МА/м и градиент 330 МА/м, включали привод вращения 20 вала (диаметр вала 20 мм, угловая скорость 3,14 рад/с и измеряли критический перепад давлений, после этого привод вращения отключали и выдерживали магнитный коллоид 25 снова проводили измерение критического перепада давлений и так до тех пор, пока критический перепад давлений не будет увеличиваться. Это значение критического перепада давлений принималось за установившееся значение, После этого по формуле (4) определяем предельную концентрацию частиц Счм после силового воздействия неоднородного магнитного поля, Для применяемого измерительного канала К - 1,3 Тл, Затем сравнивая предельные концентрации частиц до и после воздействия неоднородного магнитного поля, рассчитываем по формуле (5) относительную толщину защитной оболочки д м/г после силового воздействия магйитного поля и по формуле (б) определяем упругость защитных оболочек.В таблице приведены результаты измерений различных магнитных коллоидов, иэ которой следует, что магнитный коллоид на основе полиэтилсилоксановой жидкости обладает более высокой упругостью защитных оболочек, чем другие, а соответственно и более высокой агрегативной устойчивостью,в течение 1 ч, после чего включали привод и 30 35 40 45 50 Применение предлагаемого способа определения агрегативной устойчивости обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества;1. Выдержка магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле при отсутствии сдвигового течения ускоряет процесс определения предельной концентрации частиц и повышает точность ее измерения, что позволяет сократить время и повысить точность определения агрегативной устойчивости,2, Кратковременное наложение сдвигового течения на период измерения критического перепада давлений делает справедливым предложение, что упаковка частиц с защитными оболочками является кубической, и позволяет определить усредненное значение критического перепада давлений, что повышает точность оценки агрегативной устойчивости.Формула изобретения Способ определения устойчивости магнитных коллоидов, включающий воздействие на магнитный коллоид. помещенный в измерительный канал, неоднородным магнитным полем до образования пробки, создание сдвигового течения магнитного коллоида, многократное измерение критического перепада давлений пробки и сравнение информативного параметра с эталоном,отличающийсятем,что,с целью повышения производительности и точности способа, до воздействия на магнитный коллоид неоднородным магнитным полем измеряют вязкость и обьемную концентрацию часгиц в магнитном коллоиде, по ко 1 орым определяют исходную предельную концентрацию частиц магнитного коллоида, а критический перепад давления пробки измеряют до установившегося его значения, причем сдвиговое течение магнитного коллоида создают кратковременно, по величине установившегося значения критического перепада давлений пробки определяют результирующую величину предельной концентрации частиц магнитного коллоида, затем по разнице между предельными концентрациями частиц магнитного коллоида определяют деформацию защитных оболочек и их упругость.10 1824573 СоставительТех род М.Моргента орректор Н,Кеш едак роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 акаэ 2223 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5