بررسي پايداري كلوييدي نانوذرات اكسيد آهن در فرو سيال آب پايه با استفاده از فعال سطح هاي پليمري شانه اي

Investigation on colloidal stability of iron oxide nanoparticles in water based ferrofluid using comb polymeric surfactants

در اين تحقيق نانو ذرات اكسيد آهن مگنتيت با استفاده از روش همرسوبي تهيه و پايداري كلوييدي آنها با استفاده از سه نوع ماده فعال سطح پليمري شانه اي برپايه پلي آكريليك اسيد-پلي اتيلن گليكول آكريلات در محيط آبي مورد بررسي قرار گرفت. تفاوت مواد فعال سطح شانه اي در سه نوع پلي اتيلن گليكول با وزن ملكولي 1000، 2000 و 4000 بود كه به بدنه هيدروفوب آكريلاتي متصل است. تاثير پارامترهاي دما و زمان واكنش بر اندازه ذرات تشكيل شده مطالعه شد. محدوده دمايي، بين 27 تا ?C90 و محدوده زماني بين 10 تا 40 دقيقه انتخاب شد. براي بدست آوردن نانو ذرات مگنتيت، كلريد‌هاي آهن دو و سه ظرفيتي با تنظيم pH توسط آمونياك رسوب داده شد. براي بررسي توزيع اندازه ذرات و بررسي پايداري از روش‌هاي تفرق ديناميك ليزري (DLS) وكدورت سنجي استفاده شد. اتصال سطحي مواد فعال سطح شانه اي بر روي نانو ذرات با استفاده از روش FTIRبررسي شد. نتايج حاصل نشان داد كه بسته به نوع فعال سطح شانه اي استفاده شده در محيط آبي، اندازه ذرات متفاوت مي‌باشد و فعال سطح با شانه هاي پلي اتيلن گليكول با وزن ملكولي 2000 براي دستيابي به اندازه ذرات كوچك تر و پايداري بهتر، نسبت به دو نوع ديگر مناسب تر است. همچنين مشخص شد كه مقدار 22 درصد وزني از اين فعال سطحي ، دماي سنتز ?C70 و زمان واكنش 20 دقيقه، مناسب ترين مقادير براي دستيابي به بيشترين پايداري است. در اين شرايط، اندازه هيدرو ديناميكي ذرات nm80 به دست آمد.

In this research, magnetite iron oxide nanoparticles were synthesized via coprecipitation method and their colloidal stability was investigated using 3 different comb polymeric surfactants based on polyacrylic acid-co-polyethylene glycol acrylate in water media. The difference of these surfactants is in tree type of polyethylene glycol with molecular weights of 1000, 2000 and 4000 which is connected to hydrophobic acrylate chain. The effects of synthesis temperature and time on particle sizes were studied. The temperature and time range was determined 27-90?C and 10-40 min, respectively. To synthesis of magnetite nanoparticles, ferric and ferrous chlorides were precipitated with pH adjustment using ammonia (25 wt %) solution. The size distribution and stability of particles were studied via dynamic light scattering (DLS) and turbidimetry, respectively. The attachment of surfactants on nanoparticles was studied using fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Results showed that the particle sizes are different related to molecular weights of polyethylene glycol in comb polymeric surfactants. The com polymeric surfactant with polyethylene glycol Mw=2000 was lead to lower mean particle size and better stability relative to others. Moreover it was revealed that the best magnitude colloidal stability was with 22 wt % from comb polymeric surfactant having polyethylene glycol Mw=2000 at 70?C for 20 min. The hydrodynamic size of particles was 80nm in this condition.