專利名稱：一種鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微/納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低密度的鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
超微鐵鎳O^e-Ni)合金磁性顆粒具有不同于單質(zhì)鐵、鎳金屬的特殊性能，以及優(yōu)良的軟磁性，如高飽和磁化強(qiáng)度、高居里溫度、低矯頑力、高磁導(dǎo)率和低磁各向異性常數(shù)等， 在磁性材料、吸波、硬質(zhì)合金、合金鍍層等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。目前文獻(xiàn)和專利公開(kāi)的制備鐵鎳合金粉末的方法主要包括固相法、液相法、 氣相法三種。固相法主要有(1)將高純度的鐵粉和鎳粉置于球磨機(jī)中，在高純氬氣的保護(hù)下進(jìn)行高能球磨，制備I^e-Ni合金(Journal of Magnetism and Magnetie Materials. 285(2005) :138-144) ； (2)將鎳和鐵的氧化物按一定比例混合、球磨為超細(xì)微粒后，在氫氣中還原為I^e-Ni合金粉末(Acta Materials. 2004,52 :631-645) ； (3)采用羰基鎳鐵化合物高溫?zé)岱纸夂妥院辖鸹^(guò)程制得(兵器材料化學(xué)與工程，1999，22 (4) 3-6)。氣相法是采用狗和Ni的鹵化物(如i^eCl2、NiCl2)的蒸汽和H2在一定反應(yīng)溫度進(jìn)行還原反應(yīng)生成(Powder Technology, 2006,161 :196-201)；或用直流電弧等離子體處理!^eNi合金棒， 制備!^e-Ni合金納米粒子(材料工程2006，2 :46-50)；液相法主要有電沉積法(Journal of Materials Processing Technology,2007,181 :59-63,Chemical Engineering Journal 151 (2009)66-72)、微乳液法(無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2001，16(3) :481-485)、溶膠-凝膠或共沉淀與化學(xué)還原法(機(jī)械工程材料，2005, ) :31-33, Carbon，2004，42 :1四1-1298)、液相化學(xué)共還原法(Materials Science and Engineering B，2007，139 :124-127)等。上述方法中，球磨法工藝簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，產(chǎn)品粒度不均勻；羰基分解法制備得鐵鎳合金粉純度高，粒度分布窄，但是該法對(duì)設(shè)備和工藝要求高，尤其是羰基鐵、 鎳有毒性，其技術(shù)要求嚴(yán)格。電沉積法的產(chǎn)物純度高，但該法生產(chǎn)率低，并且要消耗大量的電能；微乳液法和溶膠-凝膠或共沉淀與化學(xué)還原法生產(chǎn)效率低，不能大量生產(chǎn)。專利ZL 200810032003. 8報(bào)導(dǎo)了采用配位共沉淀法制備了纖維狀鎳鐵配合物前驅(qū)體，然后在弱還原性氣氛下熱分解還原該前驅(qū)體，得到纖維狀鐵鎳合金粉末。該方法安全可靠，無(wú)污染，得到的纖維狀鐵鎳合金粉末比表面積大、防氧化能力強(qiáng)，可滿足多種用途。但該方法制備的鐵鎳合金纖維密度較大，且需要在弱還原性氣氛下高溫?zé)岱纸膺€原，成本和能耗相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有低密度并顯示良好軟磁性能的鐵鎳合金木質(zhì)纖維及其制備方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種低密度并具有軟磁性能的鐵鎳合金木質(zhì)纖維及其制備方法，該方法主要包括下列步驟1)木質(zhì)纖維的預(yù)處理；幻木質(zhì)纖維的活化處理；；3)木質(zhì)纖維表面沉積鐵鎳合金；4)磁性木質(zhì)纖維的后處理。
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—種鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維，其特征在于，所述的鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維為在木質(zhì)纖維的表面沉積有一層鐵鎳合金納米粒子。一種鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維的制備方法，通過(guò)以下具體方案實(shí)現(xiàn)(1)木質(zhì)纖維的預(yù)處理采用濃度為0. 5% 10. Owt %的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)40 200 目絕干的木質(zhì)纖維進(jìn)行表面處理，處理后在60 110°C干燥至絕干；(2)木質(zhì)纖維的活化處理以濃度為0. 05 2. Og/L的貴金屬鹽溶液處理步驟(1) 的木質(zhì)纖維，過(guò)濾后，充分?jǐn)嚢柘?，將該木質(zhì)纖維直接加入到0. 5 12. Omol/L的還原劑溶液中，用濃度為1. Omol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值在8 14 ；(3)木質(zhì)纖維表面沉積鐵鎳合金在機(jī)械攪拌或超聲分散的條件下，將同時(shí)含有 0. 03 1. 0mol/L亞鐵鹽(Fe2+)和0. 1 3. 0mol/L的鎳鹽(Ni2+)混合溶液緩慢加入到步驟O)中的木質(zhì)纖維溶液中，在20°C 60°C進(jìn)行木質(zhì)纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；(4)磁性木質(zhì)纖維的后處理步驟(3)的反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH 為7，20 50°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。上述步驟中還原劑與亞鐵鹽0 2+)和鎳鹽的摩爾比優(yōu)選1-5:1。其中，所述的木質(zhì)纖維選自楊木纖維、杉木纖維、松木纖維、樺木纖維的一種；所述的硅烷偶聯(lián)劑選自KH550(3-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH-560(3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、KH570 (3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH-902 (3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷)中的一種；所述的貴金屬鹽選自氯化鈀、氯化鉬、硝酸銀、四氯絡(luò)金中的一種；所述的還原劑與亞鐵鹽和鎳鹽的摩爾比為1 5 1。其中，還原劑選自水合胼(聯(lián)氨)、硼氫化鈉、硼氫化鉀、次亞磷酸鈉中的一種；亞鐵鹽選自氯化亞鐵、硫酸亞鐵、乙酸亞鐵、硝酸亞鐵中的一種；所述的鎳鹽選自氯化鎳、硫酸鎳、乙酸鎳、硝酸鎳中的一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的磁性鐵鎳合金木質(zhì)纖維，既有鐵鎳合金的軟磁性能，而且質(zhì)輕、價(jià)廉；用本發(fā)明的方法制備鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維不需要對(duì)木質(zhì)纖維進(jìn)行特殊處理，且制備過(guò)程不需要高溫和還原氣氛還原，具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、環(huán)境友好、易于控制等特點(diǎn)。


圖1木質(zhì)纖維的掃描電鏡(SEM)照片；圖2鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維的掃描電鏡(SEM)照片；圖3鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維的X射線衍射(XRD)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述實(shí)施方式。以下實(shí)施例中的木質(zhì)纖維的掃描電鏡(SEM)照片見(jiàn)圖1，所得鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維的掃描電鏡(SEM)照片見(jiàn)圖2，鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維的X射線衍射(XRD)圖見(jiàn)圖3。實(shí)施例1采用濃度為0.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)40目絕干的楊木纖維進(jìn)行表面處理，處理后在110°C干燥至絕干；該楊木纖維用2. 0g/L的氯化鈀溶液處理，過(guò)濾后，充分?jǐn)?br> 4拌下，將該楊木纖維直接加入到0. 5mol/L的水合胼(聯(lián)氨)溶液中，用濃度為l.Omol/L 的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值為14 ；在超聲分散的條件下，將同時(shí)含有0. 03mol/L氯化亞鐵和 0. lmol/L的氯化鎳混合溶液緩慢加入到該楊木纖維溶液中，水合胼(聯(lián)氨)與氯化亞鐵和氯化鎳的摩爾比為1 1，在20°c進(jìn)行楊木纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為7，20°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。實(shí)施例2采用濃度為10. Owt %的硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)200目絕干的楊木纖維進(jìn)行表面處理，處理后在60°C干燥至絕干；取該楊木纖維用0. 05g/L的氯化鈀溶液處理，過(guò)濾后，充分?jǐn)嚢柘?，將該楊木纖維直接加入到12. Omol/L的水合胼(聯(lián)氨)溶液中，用濃度為1. Omol/ L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值為8 ；在超聲分散的條件下，將同時(shí)含有1. Omol/L氯化亞鐵和 3. Omol/L的氯化鎳混合溶液緩慢加入到該楊木纖維溶液中，水合胼(聯(lián)氨)與氯化亞鐵和氯化鎳的摩爾比為5 1，在60°C進(jìn)行楊木纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為7，50°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。實(shí)施例3采用濃度為2. Owt %的硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)100目絕干的楊木纖維進(jìn)行表面處理，處理后在80°C干燥至絕干；取該楊木纖維用1. 0g/L的氯化鈀溶液處理，過(guò)濾后，充分?jǐn)嚢柘?，將該楊木纖維直接加入到5. 0mol/L的水合胼(聯(lián)氨)溶液中，用濃度為1. Omol/ L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值為12 ；在機(jī)械攪拌的條件下，將同時(shí)含有0. 5mol/L氯化亞鐵和 1.5mol/L的氯化鎳混合溶液緩慢加入到該楊木纖維溶液中，水合胼(聯(lián)氨)與氯化亞鐵和氯化鎳的摩爾比為3 1，在40°C進(jìn)行楊木纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為7，30°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。實(shí)施例4采用濃度為5. 0wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH560對(duì)100目絕干的杉木纖維進(jìn)行表面處理， 處理后在90°C干燥至絕干；取該杉木纖維用1. 5g/L的氯化鉬溶液處理，過(guò)濾后，充分?jǐn)嚢柘拢瑢⒃撋寄纠w維直接加入到10. 0mol/L的硼氫化鈉溶液中，用濃度為1. 0mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其PH值為12 ；在超聲分散的條件下，將同時(shí)含有0. 4mol/L硫酸亞鐵和1. 2mol/L的硫酸鎳混合溶液緩慢加入到該杉木纖維溶液中，硼氫化鈉與硫酸亞鐵和硫酸鎳的摩爾比為 3.5 1在50°C進(jìn)行杉木纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物用去離子水洗滌至 PH為7，40°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。實(shí)施例5采用濃度為4. Owt %的硅烷偶聯(lián)劑KH570對(duì)80目絕干的松木纖維進(jìn)行表面處理， 處理后在100°c干燥至絕干；以濃度為0. 8g/L的硝酸銀溶液處理，過(guò)濾后，充分?jǐn)嚢柘?，將該松木纖維直接加入到9. 0mol/L的硼氫化鉀溶液中，用濃度為1. 0mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其PH值為13 ；在機(jī)械攪拌的條件下，將同時(shí)含有0. 6mol/L乙酸亞鐵和1. 8mol/L的乙酸鎳混合溶液緩慢加入到該松木纖維溶液中，硼氫化鈉與乙酸亞鐵和乙酸鎳的摩爾比為2 1， 在35 °C進(jìn)行松木纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為7， 25°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。實(shí)施例6采用濃度為6. 0wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH902對(duì)120目絕干的樺木纖維進(jìn)行表面處理，處理后在90°C干燥至絕干；取1份該樺木木纖維用1. 2g/L的四氯絡(luò)金溶液處理，過(guò)濾后， 充分?jǐn)嚢柘?，將該樺木纖維直接加入到14. Omol/L的次亞磷酸鈉溶液中，用濃度為1. Omol/ L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值為11 ；在超聲分散的條件下，將1份同時(shí)含有0. 8mol/L硝酸亞鐵和2. 4mol/L的硝酸鎳混合溶液緩慢加入到該樺木纖維溶液中，次亞磷酸鈉與硝酸亞鐵和硝酸鎳的摩爾比為4. 5 1，在35°C進(jìn)行樺木纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后， 產(chǎn)物用去離子水洗滌至PH為7，35°C真空干燥后，得到!^e-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。
權(quán)利要求
1.一種鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維，其特征在于，所述的鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維為在木質(zhì)纖維表面沉積有一層鐵鎳合金納米粒子。
2.一種鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)木質(zhì)纖維的預(yù)處理采用濃度為0.5% 10. Owt%的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)40 200目絕干的木質(zhì)纖維進(jìn)行表面處理，處理后在60 110°C干燥至絕干；(2)木質(zhì)纖維的活化處理以濃度為0.05 2. Og/L的貴金屬鹽溶液處理步驟(1)的木質(zhì)纖維，過(guò)濾后，充分?jǐn)嚢柘?，將該木質(zhì)纖維直接加入到0. 5 12. Omol/L的還原劑溶液中，用濃度為1. Omol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)其pH值在8 14 ；(3)木質(zhì)纖維表面沉積鐵鎳合金在機(jī)械攪拌或超聲分散的條件下，將同時(shí)含有 0. 03 1. 0mol/L亞鐵鹽(Fe2+)和0. 1 3. 0mol/L的鎳鹽(Ni2+)混合溶液緩慢加入到步驟(2)中的木質(zhì)纖維溶液中，在20°C 60°C進(jìn)行木質(zhì)纖維表面沉積鐵鎳合金反應(yīng)；(4)磁性木質(zhì)纖維的后處理步驟(3)的反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為 7，20 50°C真空干燥后，得到Fe-Ni合金磁性木質(zhì)纖維。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，上述步驟中還原劑與亞鐵鹽(Fe2+)和鎳鹽的摩爾比為1 5 1。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的木質(zhì)纖維選自楊木纖維、杉木纖維、松木纖維、樺木纖維的一種。
5.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑選自3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-902)中的一種。
6.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的貴金屬鹽選自氯化鈀、氯化鉬、硝酸銀、 四氯絡(luò)金中的一種。
7.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的還原劑選自水合胼(聯(lián)氨)、硼氫化鈉、 硼氫化鉀、次亞磷酸鈉中的一種。
8.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述的亞鐵鹽選自氯化亞鐵、硫酸亞鐵、乙酸亞鐵、硝酸亞鐵中的一種；所述的鎳鹽選自氯化鎳、硫酸鎳、乙酸鎳、硝酸鎳中的一種。
全文摘要
一種鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維及其制備方法，屬于微/納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。所述的鐵鎳合金磁性木質(zhì)纖維為在木質(zhì)纖維的表面沉積有一層鐵鎳合金納米粒子。其制備方法是硅烷偶聯(lián)劑對(duì)木質(zhì)纖維處理；貴金屬鹽溶液和還原劑對(duì)木質(zhì)纖維進(jìn)行活化處理；亞鐵鹽和鎳鹽在木質(zhì)纖維表面還原后沉積鐵鎳合金；用去離子水洗滌、干燥即可。本發(fā)明的磁性木質(zhì)纖維既具有鐵鎳合金的軟磁性能，而且質(zhì)輕、價(jià)廉；其制備過(guò)程不需要高溫和還原氣氛還原，制備工藝簡(jiǎn)單、能耗低、環(huán)境友好。
文檔編號(hào)D06M13/50GK102345232SQ20111019727
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者崔素萍, 徐夢(mèng)迪, 李釩, 秦振平, 程華, 聶祚仁, 郭紅霞 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)