CN101439935A - 一种中空玻璃微球/铁氧体复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中空玻璃微球/铁氧体软磁复合材料的制备方法。采用本方法可以在低温下制备出中空玻璃微球/铁氧体复合材料，有效的降低了生产能耗。具体方法是以氯化亚铁、醋酸铵和双氧水分别为主盐、缓冲液和还原剂对玻璃微球在20－100℃进行铁氧体化学镀，反应30min后抽滤烘干，得到中空玻璃微球/铁氧体软磁复合材料。

Description

一种中空玻璃微球/铁氧体复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种软磁材料的制备方法，更特别地说，是指一种中空玻璃微球/铁氧体的复合材料的制备方法。
背景技术
由于在粉体或纤维表面进行化学镀可以赋予材料新的性能，使材料在磁性材料、电磁波吸收等一些特殊领域内具有潜在的巨大应用前景，所以，在粉体或纤维表面进行化学镀制备复合材料得到了越来越多的关注。最近研究较多的材料有金刚石颗粒、石墨粉末、碳纳米管、有机物颗粒、碳化硅粉末等等。空心玻璃微球具有密度小，分散容易，表面光滑，价格低廉形状规则等优点，被广泛的应用到塑料、涂料、冶金、轻质材料等领域，对其进行表面进行改性，化学镀覆各种金属薄层，也得到了广泛的关注。
目前，在中空玻璃微球表面化学镀覆研究较多的是镍、钴铁和镍等镀层。对于在其表面覆盖铁氧体层，目前采用的方法主要是溶胶-凝胶法。例如2004年9月《材料保护》杂志19-20页的“溶胶-凝胶法制备空心微珠表面钡铁氧体包覆层的研究”。采用溶胶-凝胶方法在中空玻璃微球表面制备铁氧体薄膜时一般需要高温，这与建设和谐社会的“节能减排”要求不符。
发明内容
本发明的目的是提供一种中空玻璃微球/铁氧体(Fe3O4)复合材料的制备方法，采用本方法可以在20-100℃范围内在空心玻璃微球表面通过化学镀方法制备出铁氧体薄膜。本发明所用玻璃微球尺寸为1-100μm，铁氧体薄膜的厚度为0.1μm-0.3μm。本方法能够在低温下制备中空玻璃微球/铁氧体复合材料，有效的降低了生产能耗。
本发明的技术方案如下：
首先准备一个三口容器，一个管口通氮气，一个管口滴加缓冲溶液(醋酸铵，CH3COONH4)和还原剂(双氧水，H2O2)，第三个口为出气口。将100mL去离子水加入三口容器中，通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20-100℃，准确称取主盐氯化亚铁(FeCl2·4H2O)1-4g和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同时将预先加入分液漏斗中的40mL的1-4mol/L的醋酸铵(CH3COONH4)缓冲液溶液和20mL的0.15％(体积比)的双氧水(H2O2)还原剂混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完毕后，继续恒温30min，将所得的样品冷却并抽滤。抽滤所得的样品进行烘干，烘干的温度设定在60-100℃，烘干后所得粉末即为空心玻璃微球/铁氧体复合材料。
本发明的优点在于：通过化学镀技术，可以在20-100℃温度范围内在空心玻璃微球表面制备铁氧体薄膜，从而实现空心玻璃微球/铁氧体复合材料的制备。
附图说明
图1是采用生物显微镜(Nikon SE/YS)对实施例3制得的样品进行观测得到的图；
图2是采用扫描电镜(SIRION XL30 S-FEG)对实施例3制得的样品的剖面图。图1和图2表明经过本发明的方法制备以后在中空玻璃微球表面形成了一层均匀的薄膜，得到了复合材料。
图3是采用X射线衍射仪(D/Max 2200PC)对实施例3制得的样品进行测量所得图谱。X射线衍射表明本发明在空心玻璃微球表面制备的薄膜为铁氧体。
图4是采用震动样品磁强计(LDJ-9500)对实施例3制得的样品进行测量所得的磁滞回线图。磁滞回线表明本发明所制备的空心玻璃微球/铁氧体复合材料为软磁材料。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明中，中空玻璃微球的直径为1-100μm，氯化亚铁(FeCl2·4H2O)购于北京世纪拓鑫精细化工有限公司，醋酸铵(CH3COONH4)购于北京化学试剂有限公司。
实施例1
将100mL去离子水加入三口容器中，通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20-100℃，准确称取氯化亚铁(FeCl2·4H2O)1g和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同时将预先加入分液漏斗中的40mL的1mol/L的醋酸铵(CH3COONH4)缓冲液溶液和20mL的0.15％(体积比)的双氧水(H2O2)混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完毕后，继续恒温30min，将所得的样品冷却并抽滤。抽滤所得的样品进行烘干，烘干的温度设定在60-100℃，烘干后所得粉末即为空心玻璃微球/铁氧体复合材料。
实施例2
将100mL去离子水加入三口容器中，通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20-100℃，准确称取氯化亚铁(FeCl2·4H2O)1g和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同时将预先加入分液漏斗中的40mL的2mol/L的醋酸铵(CH3COONH4)缓冲液溶液和20mL的0.15％(体积比)的双氧水(H2O2)混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完毕后，继续恒温30min，将所得的样品冷却并抽滤。抽滤所得的样品进行烘干，烘干的温度设定在60-100℃，烘干后所得粉末即为空心玻璃微球/铁氧体复合材料。
实施例3
将100mL去离子水加入三口容器中，通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20-100℃，准确称取氯化亚铁(FeCl2·4H2O)1和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同时将预先加入分液漏斗中的40mL的3mol/L的醋酸铵(CH3COONH4)缓冲液溶液和20mL的3g/L的0.15％(体积比)的双氧水(H2O2)混合溶液以4mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完毕后，继续恒温40min，将所得的样品冷却并抽滤。抽滤所得的样品进行烘干，烘干的温度设定在60-100℃，烘干后所得粉末即为空心玻璃微球/铁氧体复合材料。
实施例4
将100mL去离子水加入三口容器中，通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20-100℃，准确称取氯化亚铁(FeCl2·4H2O)1g和0.1-0.5g中空玻璃微球加入到三口瓶中，同时将预先加入分液漏斗中的40mL的4mol/L的醋酸铵(CH3COONH4)缓冲液溶液和20mL的0.15％(体积比)的双氧水(H2O2)混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到溶液中。滴加完毕后，继续恒温30min，将所得的样品冷却并抽滤。抽滤所得的样品进行烘干，烘干的温度设定在60-100℃，烘干后所得粉末即为空心玻璃微球/铁氧体复合材料。
为了获得不同的磁性性能，本发明的制备过程中温度和中空玻璃微球的加入量可以是：
(1)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.1g中空玻璃微球。
(2)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.3g中空玻璃微球。
(3)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至20℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.5g中空玻璃微球。
(4)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至40℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.1g中空玻璃微球。
(5)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至40℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.3g中空玻璃微球。
(6)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至40℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.5g中空玻璃微球。
(7)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至60℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.1g中空玻璃微球。
(8)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至60℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.3g中空玻璃微球。
(9)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至60℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.5g中空玻璃微球。
(10)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至80℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.1g中空玻璃微球。
(11)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至80℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.3g中空玻璃微球。
(12)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至80℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.5g中空玻璃微球。
(13)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至100℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.1g中空玻璃微球。
(14)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至100℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.3g中空玻璃微球。
(15)通入氮气排除水中所溶解的氧并加热至100℃，并在制备过程中维持上述温度，准确称取0.5g中空玻璃微球。

Claims (6)

1、中空玻璃微球/铁氧体软磁复合材料，其特征是在直径为1-100μm的中空玻璃微球表面镀覆厚度为0.1-0.3μm的铁氧体薄膜。
2、中空玻璃微球/铁氧体软磁复合材料的制备方法，其特征是在温度为20-100℃范围内以化学镀的方式在中空玻璃微球表面镀覆铁氧体薄膜，抽滤干燥后得到中空玻璃微球/铁氧体软磁复合材料。
3、由权利要求2所述的中空玻璃微球/铁氧体复合材料的的制备方法，其特征是化学镀的实施温度为20-100℃。
4、由权利要求2所述的中空玻璃微球/铁氧体复合材料的的制备方法，其特征是主盐为氯化亚铁(FeCl2·4H2O)，缓冲溶液为1-4mol/L的醋酸铵(CH3COONH4)溶液，还原剂为0.15％(体积比)的双氧水(H2O2)溶液。
5、由权利要求2所述的中空玻璃微球/铁氧体复合材料的的制备方法，其特征是缓冲溶液和还原剂的混合溶液以3-5mL/min的速度滴加到主盐溶液中，滴加完毕后，继续恒温30min，将所得的样品冷却并抽滤。
6、由权利要求2所述的中空玻璃微球/铁氧体复合材料的的制备方法，其特征是样品烘干的温度设定在60-100℃。
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