一種中空玻璃微球/鐵氧體複合材料的製備方法
2023-07-16 11:57:21 1
專利名稱：一種中空玻璃微球/鐵氧體複合材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種軟磁材料的製備方法，更特別地說，是指一種中空玻璃微球/鐵氧體的復 合材料的製備方法。
背景技術：
由於在粉體或纖維表面進行化學鍍可以賦予材料新的性能，使材料在磁性材料、電磁波 吸收等一些特殊領域內具有潛在的巨大應用前景，所以，在粉體或纖維表面進行化學鍍製備 複合材料得到了越來越多的關注。最近研究較多的材料有金剛石顆粒、石墨粉末、碳納米管、 有機物顆粒、碳化矽粉末等等。空心玻璃微球具有密度小，分散容易，表面光滑，價格低廉 形狀規則等優點，被廣泛的應用到塑料、塗料、冶金、輕質材料等領域，對其進行表面進行 改性，化學鍍覆各種金屬薄層，也得到了廣泛的關注。
目前，在中空玻璃微球表面化學鍍覆研究較多的是鎳、鈷鐵和鎳等鍍層。對於在其表面 覆蓋鐵氧體層，目前採用的方法主要是溶膠-凝膠法。例如2004年9月《材料保護》雜誌19-20 頁的"溶膠-凝膠法製備空心微珠表面鋇鐵氧體包覆層的研究"。採用溶膠-凝膠方法在中空玻 璃微球表面製備鐵氧體薄膜時一般需要高溫，這與建設和諧社會的"節能減排"要求不符。
發明內容
本發明的目的是提供一種中空玻璃微球/鐵氧體(Fe304)複合材料的製備方法，採用本 方法可以在20-10(TC範圍內在空心玻璃微球表面通過化學鍍方法製備出鐵氧體薄膜。本發明 所用玻璃微球尺寸為l-10(Vm，鐵氧體薄膜的厚度為0.1pm-0.3|_mi。本方法能夠在低溫下製備 中空玻璃微球/鐵氧體複合材料，有效的降低了生產能耗。
本發明的技術方案如下
首先準備一個三口容器， 一個管口通氮氣， 一個管口滴加緩衝溶液(醋酸銨， CH3COONH4)和還原劑(雙氧水，H202),第三個口為出氣口。將100mL去離子水加入三 口容器中，通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至20-100°C，準確稱取主鹽氯化亞鐵 (FeCl2 '4H20) l-4g和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同時將預先加入分液漏鬥中 的40mL的l-4mol/L的醋酸銨(CH3COONH4)緩衝液溶液和20mL的0.15% (體積比)的雙 氧水(11202)還原劑混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完畢後，繼續恆溫30min， 將所得的樣品冷卻並抽濾。抽濾所得的樣品進行烘乾，烘乾的溫度設定在60-10(TC，烘乾後所得粉末即為空心玻璃微球/鐵氧體複合材料。
本發明的優點在於通過化學鍍技術，可以在20-100"C溫度範圍內在空心玻璃微球表面 製備鐵氧體薄膜，從而實現空心玻璃微球/鐵氧體複合材料的製備。
圖l是採用生物顯微鏡(Nikon SE/YS)對實施例3製得的樣品進行觀測得到的圖； 圖2是採用掃描電鏡(SIRION XL30 S-FEG)對實施例3製得的樣品的剖面圖。圖l和
圖2表明經過本發明的方法製備以後在中空玻璃微球表面形成了一層均勻的薄膜，得到了復
合材料。
圖3是採用X射線衍射儀(D/Max2200PC)對實施例3製得的樣品進行測量所得圖譜。 X射線衍射表明本發明在空心玻璃微球表面製備的薄膜為鐵氧體。
圖4是採用震動樣品磁強計(LDJ-9500)對實施例3製得的樣品進行測量所得的磁滯回 線圖。磁滯回線表明本發明所製備的空心玻璃微球/鐵氧體複合材料為軟磁材料。
具體實施例方式
下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。
本發明中，中空玻璃微球的直徑為l-100nm，氯化亞鐵(FeCl2 WHaO)購於北煮世紀拓 鑫精細化工有限公司，醋酸銨(CH3COONH4)購於北京化學試劑有限公司。
實施例1
將lOOmL去離子水加入三口容器中，通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至20-100°C， 準確稱取氯化亞鐵(FeCl24H20) lg和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同時將預先 加入分液漏鬥中的40mL的lmol/L的醋酸銨(CH3COONH4)緩衝液溶液和20mL的0.15% (體積比)的雙氧水(H202)混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完畢後，繼 續恆溫30min，將所得的樣品冷卻並抽濾。抽濾所得的樣品進行烘乾，烘乾的溫度設定在 60-100°C，烘乾後所得粉末即為空心玻璃微球/鐵氧體複合材料。
實施例2
將lOOmL去離子水加入三口容器中，通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至20-100°C， 準確稱取氯化亞鐵(FeCl2'4H20) lg和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同時將預先 加入分液漏鬥中的40mL的2mol/L的醋酸銨(CH3COONH4)緩衝液溶液和20mL的0.15% (體積比)的雙氧水(H202)混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完畢後，繼 續恆溫30min，將所得的樣品冷卻並抽濾。抽濾所得的樣品進行烘乾，烘乾的溫度設定在 60-100°C，烘乾後所得粉末即為空心玻璃微球/鐵氧體複合材料。實施例3
將lOOmL去離子水加入三口容器中，通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至20-100°C， 準確稱取氯化亞鐵(FeCl2 WHbO) 1和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同時將預先加 入分液漏鬥中的40mL的3mol/L的醋酸銨(CH3COONH4)緩衝液每液和20mL的3g/L的0.15% (體積比)的雙氧水(H202)混合溶液以4mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完畢後，繼續 恆溫40min，將所得的樣品冷卻並抽濾。抽濾所得的樣品進行烘乾，烘千的溫度設定在 60-100°C，烘乾後所得粉末即為空心玻璃微球/鐵氧體複合材料。
實施例4
將lOOmL去離子水加入三口容器中，通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至20-100°C， 準確稱取氯化亞鐵(FeCl24H20) lg和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同時將預先 加入分液漏鬥中的40mL的4mol/L的醋酸銨(CH3COONH4)緩衝液溶液和20mL的0.15% (體積比)的雙氧水(H202)混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完畢後，繼 續恆溫30min，將所得的樣品冷卻並抽濾。抽濾所得的樣品進行烘乾，烘乾的溫度設定在 60-10(TC，烘乾後所得粉末即為空心玻璃微球/鐵氧體複合材料。
為了獲得不同的磁性性能，本發明的製備過程中溫度和+空玻璃微球的加入量可以是
(1) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至2CTC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.1g中空玻璃微球。
(2) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至2CTC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.3g中空玻璃微球。
(3) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至2(TC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.5g中空玻璃微球。
(4) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至40°C，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取O.lg中空玻璃微球。
(5) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至40°C，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.3g中空玻璃微球。 '
(6) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至40°C，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.5g中空玻璃微球。
(7) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至60°C，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取O.lg中空玻璃微球。
(8) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至60°C，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.3g中空玻璃微球。(9) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至6(TC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.5g中空玻璃微球。
(10) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至8(TC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取O.lg中空玻璃微球。
(11) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至8(TC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.3g中空玻璃微球。
(12) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至8(TC，並在製備過程中維持上述溫度，準 確稱取0.5g中空玻璃微球。
(13) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至IO(TC，並在製備過程中維持上述溫度， 準確稱取O.lg中空玻璃微球。
(14) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至IOO'C，並在製備過程中維持上述溫度， 準確稱取0.3g中空玻璃微球。
(15) 通入氮氣排除水中所溶解的氧並加熱至IO(TC，並在製備過程中維持上述溫度， 準確稱取0.5g中空玻璃微球。
權利要求
1、中空玻璃微球/鐵氧體軟磁複合材料，其特徵是在直徑為1-100μm的中空玻璃微球表面鍍覆厚度為0.1-0.3μm的鐵氧體薄膜。
2、 中空玻璃微球/鐵氧體軟磁複合材料的製備方法，其特徵是在溫度為20-10(TC範圍內以化 學鍍的方式在中空玻璃微球表面鍍覆鐵氧體薄膜，抽濾乾燥後得到中空玻璃微球/鐵氧體軟磁 複合材料。
3、 由權利要求2所述的中空玻璃微球/鐵氧體複合材料的的製備方法，其特徵是化學鍍的實 施溫度為20-100°C。
4、 由權利要求2所述的中空玻璃微球/鐵氧體複合材料的的製備方法，其特徵是主鹽為氯化 亞鐵(FeCl24H20)，緩衝溶液為l-4mol/L的醋酸銨(CH3COONH4)溶液，還原劑為0.15%(體積比)的雙氧水(H202)溶液。
5、 由權利要求2所述的中空玻璃微球/鐵氧體複合材料的的製備方法，其特徵是緩衝溶液和 還原劑的混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到主鹽溶液中，滴加完畢後，繼續恆溫30min， 將所得的樣品冷卻並抽濾。
6、 由權利要求2所述的中空玻璃微球/鐵氧體複合材料的的製備方法，其特徵是樣品烘乾的 溫度設定在60-10(TC。
全文摘要
本發明公開了一種中空玻璃微球/鐵氧體軟磁複合材料的製備方法。採用本方法可以在低溫下製備出中空玻璃微球/鐵氧體複合材料，有效的降低了生產能耗。具體方法是以氯化亞鐵、醋酸銨和雙氧水分別為主鹽、緩衝液和還原劑對玻璃微球在20-100℃進行鐵氧體化學鍍，反應30min後抽濾烘乾，得到中空玻璃微球/鐵氧體軟磁複合材料。
文檔編號C03C17/23GK101439935SQ20081024042
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月22日 優先權日2008年12月22日
發明者美 於, 劉建華, 李松梅, 承 王, 靜 魏, 黃麗婕 申請人:北京航空航天大學