專利名稱：一種漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料及其制備 方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品進入人們的生活環(huán)境，其伴 隨的電磁波輻射也產(chǎn)生了環(huán)境污染、影響人體健康等潛在的危害。因此，治理電磁污染，尋 找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料一吸波材料，已成為環(huán)境材料科學(xué)的研究熱點。目 前常用的微波吸收材料主要有微、超微磁性金屬及合金粉末吸收劑和鐵氧體吸收劑，它們 因具有吸收頻段寬、吸收率高、匹配厚度薄等特點已成為使用最廣泛的磁性材料，但兩者最 大的缺點就是密度太大，不利于制備出質(zhì)量輕的吸波材料，尤其是鐵氧體比重大限制了其 在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。為滿足吸波材料“薄、輕、寬、強”的效果，亟需研究開發(fā)高性能的微波 吸收材料。漂珠是從火電廠排出的固體廢棄物粉煤灰中通過分選、分級得到的一種性能穩(wěn)定 的中空微粒材料，其主要化學(xué)成分為SW2和Ai2O3，具有顆粒細、壁薄中空、質(zhì)輕、高強、耐 磨、耐高溫、保溫絕熱、絕緣阻燃等多種性能，漂珠良好的理化性能為實現(xiàn)其資源化利用提 供了良好的平臺。如果在漂珠表面負載鋇鐵氧體顆粒，可以制備出廉價、輕質(zhì)、性能良好的 新型磁性復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于吸波領(lǐng)域，為我國國防工業(yè)和電磁輻射防護提供新穎的 吸波材料，同時還可為粉煤灰資源化利用提供新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料及其制 備方法，該鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料能夠降低鋇鐵氧體吸波材料的密度，同時其使用的工藝 簡單、易于實現(xiàn)，并可以得到在微波范圍內(nèi)吸收頻帶寬、質(zhì)輕、化學(xué)性能穩(wěn)定的低密度磁性 復(fù)合材料。本發(fā)明所涉及的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料是以漂珠為載體，在漂珠表面負載 鋇鐵氧體磁性顆粒薄膜。本發(fā)明所述漂珠是粉煤灰中的一種珠狀空心顆粒。本發(fā)明中漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將粉煤灰漂珠加入硝酸溶液中，室溫下超聲清洗，過濾出漂珠；以超純水清洗并再次 過濾出漂珠；
2)將偶聯(lián)劑加入乙醇和超純水的混合溶劑中，其中偶聯(lián)劑與混合溶劑的體積比為 1 100^200,室溫下攪拌水解，然后加入步驟1)得到的漂珠，攪拌反應(yīng)后，過濾出漂珠，用乙 醇清洗，然后在真空干燥箱中烘干；
3)在濃度為5 40g/L的AgNO3溶液中，逐滴加入氨水，并不斷攪拌，直至生成的棕褐色 沉淀全部消失，制得銀氨溶液A ；將濃度為5飛0 g/L的C4H4KNaO6 ·4Η20溶液加熱煮沸5min，冷卻至室溫，制得溶液B，將等體積的溶液B緩慢加入溶液A中，再加入步驟2)得到的漂珠， 室溫下反應(yīng)后，過濾出漂珠，超純水清洗，然后在真空干燥箱中烘干；
4)將C6H8O7 -H2O溶于超純水中，依次加入Ba (NO3) 2和!^e (NO3) 2 ·9Η20攪拌溶解，配制成 前驅(qū)體溶液，溶液中 Ba (NO3)2^Fe (NO3) 2 · 9Η20 和 C6H8O7 · H2O 的濃度分別為 20. 9^31. 4 g/L、 323. 3 485. 0 g/L和252. 2^294. 2 g/L,滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH值為5. 0 9· 0，然后加入步驟 3)得到的漂珠，將此前驅(qū)體溶液置于80°C水浴中加熱攪拌進行反應(yīng)；待水分蒸發(fā)完畢后形 成凝膠，將凝膠置于120°C干燥箱中烘干24h形成干凝膠；再將干凝膠研磨成粉，70(T90(rC 下熱處理Hh即制得漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料。上述步驟2)偶聯(lián)劑最好為硅烷偶聯(lián)劑KH580。而混合溶劑中，乙醇和超純水的體 積比最好為95:5。粉煤灰漂珠原料豐富，質(zhì)量輕且價格廉，通過溶膠一凝膠法在其表面負載鋇鐵氧 體顆粒，制備出廉價、輕質(zhì)、性能良好的新型磁性復(fù)合材料，克服了以往磁性材料價格昂貴、 密度大的缺點；此外，該復(fù)合材料的制備方法簡單，易于實施，便于工業(yè)化利用；將該材料 應(yīng)用于吸波領(lǐng)域，還可為我國國防工業(yè)和電磁輻射防護提供新穎的吸波材料，同時為粉煤 灰資源化利用提供新的途徑。


圖1為本發(fā)明涉及的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的掃描電鏡圖(SEM)。圖2為本發(fā)明涉及的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的能譜圖(EDX)。圖3為本發(fā)明涉及的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的磁滯回線圖。
具體實施例實施例1
1)將10mL濃硝酸溶于90 mL超純水中，加入12. 0 g粉煤灰漂珠，室溫下超聲清洗30 min ；過濾出漂珠，超純水清洗并再次過濾；
2)將10mL超純水溶于190 mL乙醇中(乙醇和超純水體積比為95:5)，混勻后加入1 mL偶聯(lián)劑KH580，室溫下攪拌水解10 min，然后加入10. 0 g步驟1)得到的漂珠，75°C下磁 力攪拌2 h后，過濾出漂珠，用乙醇清洗，然后在80°C真空干燥箱中烘干2 h；
3)將0.5g AgNO3溶于100 mL超純水中，逐滴加入氨水，并用玻璃棒不斷攪拌，直至生 成的棕褐色沉淀全部消失，制得銀氨溶液A ；將0.5 g C4H4KNaO6 · 4H20溶于100 mL超純水 中，加熱煮沸5 min,冷卻至室溫，制得溶液B，將等體積的B溶液緩慢加入A溶液中，磁力攪 拌下加入5.0 g步驟2)得到的漂珠，室溫下反應(yīng)3 h后，過濾出漂珠，超純水清洗，然后在 80°C真空干燥箱中烘干2 h；
4)將5. 04 g C6H8O7 · H2O 溶于 20 mL 超純水中，依次加入 0. 42 g Ba(NO3)2 和 6. 46 g Fe (NO3) 2 · 9H20攪拌溶解，滴加氨水調(diào)節(jié)pH值至5. 0，然后加入2. 0 g步驟3)得到的漂珠， 將此混合溶液置于80°C水浴中加熱攪拌進行反應(yīng)；待水分蒸發(fā)完畢后形成凝膠，再將凝膠 置于120°C干燥箱中烘干24h形成干凝膠；將干凝膠研磨成粉，700°C下熱處理1 h即制得 漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料。圖1為實施例1制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的SEM圖。從圖中可以看出漂珠呈規(guī)則的球狀，表面形成了鋇鐵氧體顆粒的薄層。圖2為實施例1制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的EDX譜圖，EDX譜圖進一 步證實了鋇鐵氧體顆粒成功負載在漂珠表面。圖3 (a)為實施例1制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的磁滯回線圖。表1列出了實施例1制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的飽和磁化強度值和矯 頑力值。實施例2:
1)將10mL濃硝酸溶于90 mL超純水中，加入12. 0 g粉煤灰漂珠，室溫下超聲清洗30 min ；過濾出漂珠，超純水清洗并再次過濾；
2)將7.5 mL超純水溶于142. 5 mL乙醇中(乙醇和超純水體積比為95:5)，混勻后加入 1 mL偶聯(lián)劑KH580，室溫下攪拌水解10 min，然后加入10. 0 g步驟1)得到的漂珠，75°C下 磁力攪拌2 h后，過濾出漂珠，用乙醇清洗，然后在80°C真空干燥箱中烘干2 h；
3)將2.0g AgNO3溶于100 mL超純水中，逐滴加入氨水，并用玻璃棒不斷攪拌，直至生 成的棕褐色沉淀全部消失，制得銀氨溶液A ；將3.0 g C4H4KNaO6 · 4H20溶于100 mL超純水 中，加熱煮沸5 min,冷卻至室溫，制得溶液B，將等體積的B溶液緩慢加入A溶液中，磁力攪 拌下加入5.0 g步驟2)得到的漂珠，室溫下反應(yīng)3 h后，過濾出漂珠，超純水清洗，然后在 80°C真空干燥箱中烘干2 h；
4)將5. 46 g C6H8O7 · H2O 溶于 20 mL 超純水中，依次加入 0. 52 g Ba(NO3)2 和 9. 37 g Fe (NO3) 2 · 9H20攪拌溶解，滴加氨水調(diào)節(jié)pH值至7. 0，然后加入2. 0 g步驟3)得到的漂珠， 將此混合溶液置于80°C水浴中加熱攪拌進行反應(yīng)；待水分蒸發(fā)完畢后形成凝膠，再將凝膠 置于120°C干燥箱中烘干24h形成干凝膠；將干凝膠研磨成粉，800°C下處理2 h即制得漂 珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料。圖3 (b)為實施例2制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的磁滯回線圖。表1列出了實施例2制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的飽和磁化強度值和矯 頑力值。實施例3:
1)將10mL濃硝酸溶于90 mL超純水中，加入12. 0 g粉煤灰漂珠，室溫下超聲清洗30 min ；過濾出漂珠，超純水清洗并再次過濾；
2)將5mL超純水溶于95 mL乙醇中(乙醇和超純水體積比為95:5)，混勻后加入1 mL 偶聯(lián)劑KH580，室溫下攪拌水解10 min，然后加入10. 0 g步驟1)得到的漂珠，75°C下磁力 攪拌2 h后，過濾出漂珠，用乙醇清洗，然后在80°C真空干燥箱中烘干2 h；
3)將4.0g AgNO3溶于100 mL超純水中，逐滴加入氨水，并用玻璃棒不斷攪拌，直至生 成的棕褐色沉淀全部消失，制得銀氨溶液A ；將6.0 g C4H4KNaO6 · 4H20溶于100 mL超純水 中，加熱煮沸5 min,冷卻至室溫，制得溶液B，將等體積的B溶液緩慢加入A溶液中，磁力攪 拌下加入2.0 g步驟2)得
到的漂珠，室溫下反應(yīng)3 h后，過濾出漂珠，超純水清洗，然后在80°C真空干燥箱中烘 干2 h;
4)將5. 89 g C6H8O7 · H2O 溶于 20 mL 超純水中，依次加入 0. 63 g Ba(NO3)2 和 9. 70 g Fe (NO3) 2 · 9H20攪拌溶解，滴加氨水調(diào)節(jié)pH值至9. 0，然后加入2. 0 g步驟3)得到的漂珠，將此混合溶液置于80°C水浴中加熱攪拌進行反應(yīng)；待水分蒸發(fā)完畢后形成凝膠，再將凝膠 置于120°C干燥箱中烘干24h形成干凝膠；將干凝膠研磨成粉，900°C下處理3 h即制得漂 珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料。圖3 (C)為實施例3制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的磁滯回線圖。表1列出了實施例3制得的漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的飽和磁化強度值和矯 頑力值。表1
權(quán)利要求
1.一種漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料是以漂珠為載體，在 漂珠表面負載鋇鐵氧體顆粒薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料，其特征在于所述漂珠是粉煤 灰中的珠狀空心顆粒。
3.—種漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將粉煤灰漂珠加入硝酸溶液中，室溫下超聲清洗，過濾出漂珠；以超純水清洗并再次 過濾出漂珠；2)將偶聯(lián)劑加入乙醇和超純水的混合溶劑中，其中偶聯(lián)劑與混合溶劑的體積比為 1 100^200,室溫下攪拌水解，然后加入步驟1)得到的漂珠，攪拌反應(yīng)后，過濾出漂珠，用乙 醇清洗，然后在真空干燥箱中烘干；3)在濃度為5 40g/L的AgNO3溶液中，逐滴加入氨水，并不斷攪拌，直至生成的棕褐色 沉淀全部消失，制得銀氨溶液A ；將濃度為5飛0 g/L的C4H4KNaO6 ·4Η20溶液加熱煮沸5min， 冷卻至室溫，制得溶液B，將等體積的溶液B緩慢加入溶液A中，再加入步驟2)得到的漂珠， 室溫下反應(yīng)后，過濾出漂珠，超純水清洗，然后在真空干燥箱中烘干；4)將C6H8O7· H2O溶于超純水中，依次加入Ba (NO3) 2和!^e (NO3) 2 · 9H20攪拌溶解，配制 成前驅(qū)體溶液，溶液中Ba (NO3) 2、Fe (NO3) 2 · 9H20和C6H8O7 · H2O的濃度分別為20. 9 31. 4 g/ L、323. 3 485. 0 g/L和252. 2^294. 2 g/L，滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH值為5. 0 9· 0，然后加入步 驟3)得到的漂珠，將此前驅(qū)體溶液置于80°C水浴中加熱攪拌進行反應(yīng)；待水分蒸發(fā)完畢后 形成凝膠，將凝膠置于120°C干燥箱中烘干形成干凝膠；再將干凝膠研磨成粉，7(KT90(TC 下熱處理Hh即制得漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于上述步 驟2)偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH580。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于上 述步驟2)的混合溶劑中，乙醇和超純水的體積比為95:5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料及其制備方法，該材料以漂珠為載體，在漂珠表面負載鋇鐵氧體磁性顆粒薄膜。制備步驟如下以硝酸溶液超聲清洗粉煤灰漂珠；清洗過的漂珠加入到有偶聯(lián)劑的乙醇和水的混合溶劑中，反應(yīng)后過濾、清洗，烘干后將漂珠加入到銀氨溶液中，同時加入酒石酸鉀鈉溶液，攪拌使漂珠活化，過濾、清洗、烘干。室溫下將檸檬酸、硝酸鋇、硝酸鐵溶于水中配制前驅(qū)體溶液，滴加氨水調(diào)節(jié)pH值后置于水浴中攪拌形成溶膠；將上述烘干的漂珠與所形成的溶膠混合，攪拌進行反應(yīng)，待形成凝膠后烘干、煅燒，即得到漂珠基鋇鐵氧體磁性復(fù)合材料。制備的該磁性復(fù)合材料在微波吸收、電磁屏蔽、高密度信息磁記錄等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號H01F1/01GK102129904SQ20111004160
公開日2011年7月20日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者龐建峰, 李琴, 王冰, 翟建平, 許效天 申請人:南京大學(xué)