【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核反应堆，尤其涉及一种具备耐腐蚀、耐辐射和低挥发特性的全氟聚醚基磁性液体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、核反应堆主泵的密封系统的性能直接关系到核电站的安全稳定运行，目前广泛采用的多级机械密封技术在面对如停机与启动等极端工况时，难以完全避免微量泄漏的问题。磁性液体密封技术的出现，为核反应堆密封技术带来了新的希望。这种基于磁性流体特性的密封方式，凭借其卓越的密封效果、长久的使用寿命、出色的稳定性以及环保特性，在众多高科技和工业领域展现出了巨大的应用潜力。将磁性液体密封与机械密封技术相结合，不仅可以充分发挥两者的优势，形成互补效应，还有望彻底解决核反应堆主泵的泄漏问题，为核电站的安全运行提供更加坚实的保障。
2、然而，在核反应堆周边复杂且极端恶劣的辐射环境中，如何保障磁性液体密封材料的长期稳定性与可靠性，已成为当前亟需攻克的技术瓶颈。由于在核发电领域的被密封环境中除了存在大剂量的核辐射外，还存在氟气等腐蚀性气体，因此理想的磁性液体密封材料，不仅要具有优异的耐辐射特性，还应具备耐腐蚀特性，以防止磁性液体密封材料被破坏从而导致的放射性物质泄漏事故，进而确保周边环境的洁净与人员安全。因此，研发新型磁性液体材料，该类材料需兼具出色的耐腐蚀、耐辐射性能以及辐射吸收效能，对于全面提升核反应堆密封技术的效能具有重大意义，同时也是推动核能安全、高效利用进程中的核心环节与关键突破点。
3、在现有的磁性液体制备工艺中，酯及二酯油、煤油、机油以及水等物质常被选作磁性液体的基载液，四氧化三铁一般被选做磁性颗粒。然而，
4、全氟聚醚油依据分子结构，可分为k型、y型、z型和d型，分子量一般在1000-20000附近。由于独特的分子结构，使全氟聚醚油具有不燃性，表现出良好的耐热性和氧化稳定性，尤其分子量较大的全氟聚醚油还具有低挥发性、耐辐射、较宽的温度使用范围及优异的粘温特性，特别适用于核能发电领域的腐蚀和辐射环境。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本专利技术的实施例提出一种种具备耐腐蚀、耐辐射和低挥发特性的全氟聚醚基磁性液体及其制备方法和应用。
3、第一方面，本专利技术提出了一种具备耐腐蚀、耐辐射和低挥发特性的全氟聚醚基磁性液体，包括：
4、磁性纳米核壳颗粒，所述磁性纳米核壳颗粒包括磁性纳米颗粒和包覆设置在所述磁性纳米颗粒外部的耐腐蚀层；
5、表面活性剂，所述表面活性剂为全氟聚醚衍生物；
6、基载液，所述基载液为全氟聚醚油。
7、进一步地，所述磁性纳米核壳颗粒与所述表面活性剂的质量比为1:(1~5)。
8、进一步地，所述磁性纳米核壳颗与所述基载液的质量比为1:(1~5)。
9、进一步地，所述磁性纳米颗粒包括氮化铁、羰基铁、铁、四氧化三铁、铁氧体类磁性颗粒中的一种或多种。
10、进一步地，所述铁氧体类磁性颗粒包括mfe2o4和m1-xznxfe2o4，其中，m为mn、co、ni、cu、cd、pb、sn、ca、sr、ba、mg中的一种。
11、进一步地，所述耐腐蚀层包括金属层或金属氧化物层。
12、进一步地，所述金属层包括镍、金、银、铜、钛中的一种或多种。
13、进一步地，所述表面活性剂包括全氟聚醚羧酸、全氟聚醚羧酸胺、全氟聚醚胺、全氟聚醚酰氟、全氟聚醚酰氟、全氟聚醚甲酯中的一种或多种。
14、进一步地，所述全氟聚醚油包括k型全氟聚醚油、y型全氟聚醚油、z型全氟聚醚油、d型全氟聚醚油中的一种或多种。
15、第二方面，本专利技术提出了上述第一方面提出的全氟聚醚基磁性液体的制备方法，包括以下步骤：
16、（a）选用优级纯的原料制备磁性纳米颗粒或选择优级纯的磁性纳米颗粒，且在将所有固体原料溶解成水溶液后，通过真空抽滤方式除去不溶物，进一步提纯制备磁性纳米颗粒的原料；
17、（b）活化所述磁性纳米颗粒；
18、（c）在所述磁性纳米颗粒外部包覆耐腐蚀层得到磁性纳米核壳颗粒；
19、（d）将所述磁性纳米核壳颗粒分散至基载液中得到磁性液体。
20、进一步地，所述步骤（a）中选用优级纯的原料制备磁性纳米颗粒包括按fe2+、fe3+、oh-的摩尔比为(0.5~0.75):1:(4~4.5)，将fe3+和fe2+的化合物溶于去离子水中，搅拌均匀得到混合铁盐溶液，然后通过真空抽滤方式除去不溶物，进一步提纯制备磁性纳米颗粒的铁盐溶液，再加入氨水，在温度25~100℃、搅拌速度200~500r/min条件下，反应时间为1~60min得到磁性纳米颗粒；将所述磁性纳米颗粒反复水洗至洗出液的电导率σ≤100μs/cm。
21、进一步地，所述步骤（b）包括将所述磁性纳米颗粒加入到ph为0~3的氯化铁溶液中，水浴加热处理1~60min；将所述磁性纳米颗粒洗涤至洗出液电导率σ≤10μs/cm。
22、进一步地，所述步骤（c）包括将活化后的磁性纳米颗粒分散至去离子水中，加入耐腐蚀金属盐和沉淀剂进行反应使耐腐蚀金属沉淀在磁性纳米颗粒的表面，形成核壳结构，然后将其置于还原气氛中，经高温还原得具备耐腐蚀金属层的磁性纳米核壳颗粒。
23、进一步地，所述步骤（d）包括将磁性纳米核壳颗粒、表面活性剂和基载液混合后，球磨得到磁性液体。
24、第三方面，本专利技术提出了上述第一方面提出的全氟聚醚基磁性液体或上述第二方面提出的方法制备得到的全氟聚醚基磁性液体在核反应堆密封系统中的应用。
25、相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
26、本专利技术制备得到的全氟聚醚基磁性液体，具备化学惰性、热稳定性、抗氧化性和低蒸气压和燃点等优点，还具有更好的抗辐射性能、耐腐蚀性，耐高温性能，润滑性能和溶解性能，工作温度-50～200℃，是一种优良的低挥发、耐腐蚀、耐辐射的全氟聚醚基磁性液体，适合用于核能发电领域的密封需求。
27、本专利技术制备的磁性纳米核壳颗粒的耐腐蚀层厚度可调，通过简单改变耐腐蚀金属盐与磁性颗粒之间的比例，即可得到具备不同厚度的耐腐蚀金属层的磁性纳米核壳颗粒，相应的所得磁性液体的饱和磁化强度也可以根据此过程进行调节。
28、本专利技术提出的磁性液体制备方法，应用纯度最高的原料，使得磁性液体本身含有极少或者不含杂质，降低自身放射性，在不影响磁性纳米颗粒磁学性能的同时，提高磁性液体的质量，得到具备低放射性的磁性液体。
29、本专利技术提出的全氟聚醚基磁性液体制备方法简单，效率高，磁饱和强度大，并同时具备极佳的磁学性能、稳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具备耐腐蚀、耐辐射和低挥发特性的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，所述磁性纳米核壳颗粒与所述表面活性剂的质量比为1:(1~5)；和/或，所述磁性纳米核壳颗与所述基载液的质量比为1:(1~5)。
3.如权利要求1所述的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，所述磁性纳米颗粒包括氮化铁、羰基铁、铁、四氧化三铁、铁氧体类磁性颗粒中的一种或多种；
4.如权利要求1所述的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，所述耐腐蚀层包括金属层或金属氧化物层；
5.一种全氟聚醚基磁性液体的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~4任一所述的全氟聚醚基磁性液体，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（a）中选用优级纯的原料制备磁性纳米颗粒包括按Fe2+、Fe3+、OH-的摩尔比为(0.5~0.75):1:(4~4.5)，将Fe3+和Fe2+的化合物溶于去离子水中，搅拌均匀得到混合铁盐溶液，通过真空抽滤方式除去不溶物，进一步提纯制备磁性纳米颗粒的原料，再加入氨水，在温
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（b）包括将所述磁性纳米颗粒加入到pH为0~3的氯化铁溶液中，水浴加热处理1~60min；将所述磁性纳米颗粒洗涤至洗出液电导率σ≤10μs/cm。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（c）包括将活化后的磁性纳米颗粒分散至去离子水中，加入耐腐蚀金属盐和沉淀剂进行反应使耐腐蚀金属沉淀在磁性纳米颗粒的表面，形成核壳结构，然后将其置于还原气氛中，经高温还原得具备耐腐蚀金属层的磁性纳米核壳颗粒。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（d）包括将磁性纳米核壳颗粒、表面活性剂和基载液混合后，球磨得到磁性液体。
10.权利要求1~4任一所述的全氟聚醚基磁性液体或权利要求5~9任一所述的方法制备得到的全氟聚醚基磁性液体在核反应堆密封系统中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具备耐腐蚀、耐辐射和低挥发特性的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，所述磁性纳米核壳颗粒与所述表面活性剂的质量比为1:(1~5)；和/或，所述磁性纳米核壳颗与所述基载液的质量比为1:(1~5)。
3.如权利要求1所述的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，所述磁性纳米颗粒包括氮化铁、羰基铁、铁、四氧化三铁、铁氧体类磁性颗粒中的一种或多种；
4.如权利要求1所述的全氟聚醚基磁性液体，其特征在于，所述耐腐蚀层包括金属层或金属氧化物层；
5.一种全氟聚醚基磁性液体的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~4任一所述的全氟聚醚基磁性液体，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（a）中选用优级纯的原料制备磁性纳米颗粒包括按fe2+、fe3+、oh-的摩尔比为(0.5~0.75):1:(4~4.5)，将fe3+和fe2+的化合物溶于去离子水中，搅拌均匀得到混合铁盐溶液，通过真空抽滤方式除去不溶物，进一步提纯制备磁...
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