Магнитная жидкость на водной основе

Магнитная жидкость на водной основе

Реферат

 

Использование: получение магнитных жидкостей (МЖ) на водной основе, применяемых в медико-биологических целях, например, для консервации тканей и органов. Задача изобретения состоит в повышении агрегативной устойчивости МЖ в широком диапазоне содержания магнетита за счет использования в качестве водорастворимого стабилизатора простых по синтезу соединений. Сущность изобретения: магнитная жидкость на водной основе содержит высокодисперсный магнетит, олеиновую кислоту, водорастворимый стабилизатор и воду. В качестве водорастворимого стабилизатора она содержит олеат триэтаноламина или олеат моноэтанолдиглицеринамина, или олеат триглицериламина при следующем соотношении компонентов, мас. % : магнетит 9 -17; олеиновая кислота 2,5 - 4,3; олеат триэтаноламина или олеат моноэтаноладиглицериламина, или олеат триглицериламина - 3,2 - 6,4; вода - остальное. 3 табл.

Изобретение относится к магнитным жидкостям (МЖ) на водной основе, применяемых в медикобиологических целях, например, для консервации тканей и органов.

Известны магнитные жидкости на водной основе. Для стабилизации высокодисперсного магнетита в воде были использованы олеаты натрия, калия, аммония, некоторые сульфонаты и спирты. Отмечается, что магнитные характеристики полученных образцов водных МЖ оставались чрезвычайно низкими, за исключением образцов, содержащих олеат натрия.

Известна МЖ на водной основе, стабилизацию магнетита в которой проводят аммонийной солью монододецилового эфира двухосновной кислоты, выбранной из группы: ортофталевая, малеиновая или янтарная кислоты. Отмечается, что образцы МЖ имеют достаточно высокую коллоидную устойчивость при высоком содержании магнетита.

Известна магнитная жидкость и способ ее получения. По этому способу в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) использована аммонийная соль продукта этерификации фталевого ангидрида и смеси моноалкилированных олигомеров глицерина.

Общим недостатком водных МЖ, полученных по вышеприведенным способам, является невозможность их применения в медикобиологических целях вследствие использования в качестве стабилизатора частиц магнетита органических веществ, обладающих токсическими свойствами и не разрешенными фармкомитетом Российской Федерации к применению для лечения людей в клинической практике.

Наиболее близкой к заявляемой, взятой за прототип, является МЖ, содержащая высокодисперсный магнетит, олеиновую кислоту, водорастворимый стабилизатор и воду. В качестве водорастворимого стабилизатора она содержит моноэфир олеиновой кислоты и полиоксилированного сорбиталя, а именно сорбитанбис (полиоксиэтилен)моноолеат (товарное название ТВИН-80), взятый в количестве 0,4-0,5 мас. ч. на 1 мас. ч. магнетита.

Известную МЖ можно использовать в медикобиологических экспериментах вследствие использования разрешенного к применению в медицине соединения ТВИН-80.

Недостатками прототипа являются сложность получения МЖ, связанная с малой доступностью соединения ТВИН-80; недостаточно высокая агрегативная устойчивость образцов МЖ.

Продукт ТВИН-80 получают в две стадии. Первая этерификация глюкозы олеиновой кислотой при 130^оС, вторая присоединение к полученному моноолеатсорбитану окиси этилена при 150-160^оС и давлении 5-10 атм. в автоклаве. Техническое оформление синтеза сложно. Продукт ТВИН-80 используется в медикобиологических исследованиях в импортном исполнении. Из вышеприведенного можно сделать вывод о малой доступности продукта ТВИН-80 в настоящее время.

Недостаточно высокая агрегативная устойчивость образцов известной МЖ обусловлена низким содержанием в них продукта ТВИН-80. Так, из описания изобретения следует, что для стабилизации 5 г магнетита используют 1-1,5 г олеиновой кислоты и 2-2,5 г продукта ТВИН-80. Расчеты, однако, показывают, что для образования сольватного насыщенного мономолекулярного слоя продукта ТВИН-80 на частицах магнетита массой 5 г необходимо вводить 4,5-5 г этого стабилизатора, так как его мол. м. составляет 1300 и в 4,5 раза больше чем у олеиновой кислоты.

Однако такое увеличение содержания продукта ТВИН-80 приводит к резкому возрастанию вязкости образцов МЖ и к гелеобразованию при содержании магнетита более 10 мас. т. е. к потере агрегативной устойчивости МЖ. С другой стороны заявляемое авторами способа-прототипа содержание ТВИН-80 не обеспечивает агрегативной устойчивости МЖ при низком содержании магнетита, например, при разбавлении концентрированных образцов МЖ водой в 10-20 раз.

Медико-биологические эксперименты, проведенные в Военно-медицинской Академии (г.Санкт-Петербург), показывают принципиальную возможность использования малоконцентрированных водных МЖ (содержание магнетита 0,5 мас. и менее), например, для консервации аллогенной кожи. В связи с этим сохранение агрегативной устойчивости при значительном разбавлении водой является важным критерием качества МЖ на водной основе, применяемых в медико-биологических исследованиях.

Задача изобретения состоит в повышении агрегативной устойчивости МЖ в широком диапазоне содержания магнетита за счет использования в качестве водорастворимого стабилизатора простых по синтезу соединений.

Поставленная задача достигается тем, что в магнитной жидкости на водной основе, содержащей высокодисперсный магнетит, олеиновую кислоту, воду и водорастворимый стабилизатор, в качестве водорастворимого стабилизатора, она содержит олеат триэтаноламина (стабилизатор N 1), или олеат моноэтанолдиглицериламина (стабилизатор N 2) или олеат триглицериламина (стабилизатор N 3) при следующем соотношении компонентов (мас.): Магнетит 9-17 Олеиновая кислота 2,5-4,3 Стабилизатор N 1 или N 2 или стабилизатор N 3 3,2-6,4 Вода Остальное Изобретательский уровень подтверждается тем, что взаимодействие между собой признаков новой совокупности позволяет получить новое свойство, выраженное в том, что благодаря использованию в качестве водорастворимого стабилизатора олеата триэтаноламина или олеата моноэтанолдиглицериламина, или олеата триглицериламина в заявленных соотношениях удается создать на поверхности частиц магнетита прочные адсорбционно-сольватные слои, тем самым повысив агрегативную устойчивость образцов МЖ как при высоком содержании магнетита ( 10-17 мас.), так и при разбавлении МЖ водой (в 10-20 раз).

Повышение агрегативной устойчивости МЖ достигается за счет того, что предлагаемые водорастворимые стабилизаторы имеют значительно меньшую мол. м. по сравнению с продуктом ТВИН-80 у продукта ТВИН-80 мол. м. 1200, у предлагаемых стабилизаторов мол. м. 340-400). Это позволяет создавать насыщенные адсорбционно-сольватные слои на поверхности частиц магнетита без значительного увеличения вязкости МЖ. Повышение агрегативной устойчивости предлагаемой авторами магнитной жидкости обусловлено также тем, что стабилизаторы NN 1-3 обладают значительно более высокой поверхностной активностью по сравнению с продуктом ТВИН-80 и поэтому являются более эффективными стабилизаторами. Так, водные растворы стабилизаторов NN 1-3 с концентрацией 0,003 моль/л имеют поверхностное натяжение 0,03-0,04 Дж/м², в то время как у водного раствора, содержащего 0,1 моль/л продукта ТВИН-80, поверхностное натяжение 0,05 Дж/м².

Для экспериментальной проверки были приготовлены образцы магнитной жидкости девяти композиций. Порядок ввода компонентов и условия приготовления МЖ, предлагаемой авторами, близки по параметрам условиям приготовления МЖ, взятой за прототип.

Содержание компонентов в образцах 1-9 приведено в табл. 1.

В образцах 7-9 стабилизаторы содержатся в количествах ниже заявляемого диапазона.

Были исследованы основные физико-химические и технические характеристики приготовленных образцов МЖ. Результаты исследований приведены в табл. 2.

Были исследованы агрегативная устойчивость образцов при хранении в герметичной упаковке при температурах 10-20^оС (не менее 6 месяцев), при центрифугировании (число оборотов 1000 об/мин, продолжительность центрифугирования 1 ч, центрифуга WPW-310), устойчивость образцов МЖ к разбавлению водой в 10 и 20 раз с последующим хранением разбавленных образцов в герметичной упаковке в течение 6 месяцев. Также были определены плотность образцов и их намагниченность насыщения I_s.

Как видно из приведенных данных образцы 1-6 имеют высокую агрегативную устойчивость и обеспечивают следующие характеристики: Концентрация магнетита, мас. 9-17 Намагниченность насыщения, кА/м 3-12 Плотность, г/см³ 1,06-1,20 Образцы 7-9 имеют пониженное содержание водорастворимого стабилизатора, что приводит к потере агрегативной устойчивости как при хранении так и при разбавлении водой. Исследования также показали, что увеличение содержания водорастворимого стабилизатора N 1 или N 2, или N 3 сверх заявляемого диапазона нецелесообразно, так как это, с одной стороны, не приводит к повышению агрегативной устойчивости образцов МЖ, а, с другой, увеличивает их вязкость.

Был приготовлен образец 10 по способу-прототипу следующего состава, мас. магнетит 9,3; олеиновая кислота 2,7; продукт ТВИН -80 4,7; вода остальное. Экспериментально установлено, что этот образец не устойчив к разбавлению водой.

Образцы 1-7 прошли проверку в Военно-медицинской Академии в качестве лекарственной формы при консервации аллогенной кожи. Проверка показала высокую эффективность предлагаемой авторами МЖ в этом направлении медико-биологических исследований.

В табл. 3 приведены некоторые характеристики триэтаноламина ( N 1а), моноэтанолдиглицериламина ( N 2а), триглицериламина (N 3а), а также водных растворов стабилизаторов 1-3 с концентрацией стабилизатора 0,001 моль/л. Триэтаноламин является недорогим товарным продуктом и широко используется в косметической промышленности. Моноэтанолдиглицериламин и триглицериламин просты по синтезу и могут быть получены, например, конденсацией аминов с соответствующими оксиранами. Водорастворимые стабилизаторы NN 1-3 синтезируют путем простого смешивания необходимых количеств соответствующих алкиламинов N 1а или N 2а, или N 3а с необходимым количеством олеиновой кислоты в водной среде с получением водорастворимых форм с рН 7.

Плотность алкиламинов определена пикнометрически. Значения рН и рК_в определены на pH-метре "МS-11". Показатель преломления h определен на рефрактометре УРЛ. Молекулярная масса алкиламинов N 1а, N 2а, и N 3а определена методом потенциометрического титрования соляной кислотой. Поверхностное натяжение водных растворов стабилизаторов NN 1-3 определено методом отрыва кольца.

Таким образом из представленных данных следует, что предлагаемая магнитная жидкость на водной основе имеет следующие преимущества: в составе МЖ используются простые по синтезу доступные водорастворимые стабилизаторы N 1, N 2 или N 3 вместо продукта ТВИН-80, что позволяет значительно упростить процесс получения МЖ; использование предлагаемых водорастворимых стабилизаторов при заявляемом соотношении компонентов позволяет повысить агрегативную устойчивость МЖ.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что в предлагаемом МЖ в качестве водорастворимого стабилизатора используют олеат триэтаноламина или олеат моноэтанолдиглицериламина или олеат триглицериламина.

Формула изобретения

МАГНИТНАЯ ЖИДКОСТЬ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ, содержащая высокодисперсный магнит, водорастворимый стабилизатор и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит олеиновую кислоту, а в качестве водорастворимого стабилизатора олеат триэтаноламина, или олеат моноэтанолдиглицериламина, или олеат триглицериламина при следующем соотношении компонентов, мас.%: Высокодисперсный магнетит - 9 - 17 Олеиновая кислота - 2,5 - 4,3 Олеат триэтаноламина, или олеат моноэтанолдиглицериламина, или олеат триглицериламина - 3,2 - 6,4 Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2