本發(fā)明涉及超細(xì)mg粉的氧含量調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種超細(xì)mg粉含氧量的控制方法、抗氧化能力的表征方法。

背景技術(shù)：

mg粉可用作煉鋼脫硫、脫氧與球墨鑄鐵孕育劑，可用于信號彈、爆破及閃光彈，焊條的添加劑以及耐火材料等，用于生產(chǎn)mg粉的主要方法有銑削法、球磨法、造粒法、霧化法和沉淀法等。不同生產(chǎn)方法獲得的mg粉的粒度及其氧含量各不同。而隨著mg粉粒度的不斷減小，其氧含量也隨之增加。而氧含量的高低也決定mg粉的應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高超細(xì)mg粉的抗氧化能力和拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，需要對超細(xì)mg粉的氧含量進(jìn)行精確的調(diào)控，對超細(xì)mg粉進(jìn)行表面改性處理是控制其氧含量的有效方法之一。目前，已采用的表面處理方法主要有兩大類：鈍化法和表面包覆法。所謂鈍化法就是讓mg粉通過直接或間接手段使mg顆粒表面產(chǎn)生部分氧化形成致密氧化層，從而隔絕氧化氣氛。該方法原理簡單，也能有效控制mg顆粒的繼續(xù)氧化，但處理后的mg顆粒表面仍然存在一層鎂氧化物，其氧含量還得不到有效控制。而表面包覆就是在mg顆粒表面包覆一層有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，從而達(dá)到阻止氧化之目的。此方法和鈍化法一樣，在mg顆粒表面引入一層有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，能有效控制mg顆粒的繼續(xù)氧化，但整個mg粉體體系中氧含量仍然可能很高，從而限制其在3d打印等方面的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超細(xì)mg粉含氧量的控制方法、抗氧化能力的表征方法。該控制方法工藝簡單、成本低、適合工業(yè)化生產(chǎn)，可望用于3d打印粉體。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種超細(xì)mg粉含氧量的控制方法，利用環(huán)己醇對其進(jìn)行表面改性以獲得分散性和流動性較好、氧含量較低的表面改性產(chǎn)物；先將有機(jī)硅分散劑和環(huán)己醇混合均勻，加入超細(xì)mg粉再次混合均勻，最后固液分離、干燥獲得改性產(chǎn)物。

作為本發(fā)明的超細(xì)mg粉含氧量的控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選，具體步驟如下：

①、按有機(jī)硅分散劑：環(huán)己醇＝1：100(v：v)將有機(jī)硅分散劑溶解在環(huán)己醇中，室溫下超聲分散10～30分鐘，使之充分混合得到溶液a；

②、按有機(jī)硅分散劑：超細(xì)mg粉＝1～6：5～10(ml：g)將超細(xì)mg粉加入到溶液a中，室溫下繼續(xù)磁力攪拌40～120分鐘，得到混合溶液b；

③、將上述混合溶液b進(jìn)行抽濾，再將所得到的產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥即可。

作為本發(fā)明的超細(xì)mg粉含氧量的控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選，有機(jī)硅分散劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550。超細(xì)mg粉的粒徑為小于50μm的產(chǎn)品。干燥處理時溫度為60～100℃，干燥時間為3～9小時。

一種超細(xì)mg粉的抗氧化能力的表征方法，步驟如下：

(1)將經(jīng)過環(huán)己醇表面改性的超細(xì)mg粉放置于si片上并對mg顆粒進(jìn)行區(qū)域標(biāo)記，然后在掃描電子顯微鏡下對所標(biāo)記的mg顆粒進(jìn)行原位觀察和組分分析；

(2)放置于空氣中1、2、3和4個月后，分別將上述標(biāo)記和觀察過的mg顆粒再次放置于掃描電子顯微鏡下，對同一個標(biāo)記的mg顆粒進(jìn)行原位觀察和組分分析，并記錄變化過程。

優(yōu)選地，原位觀察和組分分析方法分別采用掃描電子顯微分析法和面掃描能譜分析方法，以觀察顆粒表面形態(tài)及其表面氧含量變化情況，來評判抗氧化能力。

本發(fā)明通過一種有機(jī)改性技術(shù)，對超細(xì)mg粉的含氧量進(jìn)行了控制。同時，研究了改性后的mg粉抗氧化能力。在不同時間里，通過原位分析mg顆粒表面狀況和化學(xué)組成，優(yōu)化出了環(huán)己醇改性后的超細(xì)mg粉抗氧化能力的大小。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了通過有機(jī)硅為分散劑，在室溫下，通過環(huán)己醇直接改性超細(xì)mg技術(shù)，為低氧含量的超細(xì)mg的生產(chǎn)提供了一種新的途徑。

2.本發(fā)明方法簡單，整個改性工藝操作方便、條件易控、成本低廉、產(chǎn)物氧含量低、分散性和流動性、可批量處理。

3.本發(fā)明是采用常規(guī)有機(jī)硅分散劑與環(huán)己醇，在表面改性過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物少，且改性試劑可重復(fù)使用。

4.本發(fā)明獲得的超細(xì)mg粉具有較低的氧含量和良好流動性，可望用于3d打印粉體。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1中采用含水環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒的sem和eds分析。

圖2是實(shí)施例2中采用環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒的sem和eds分析。

圖3是實(shí)施例2中采用環(huán)己醇改性后，兩個mg顆粒的sem和eds分析。

圖4是實(shí)施例3中采用環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒的sem分析((a)1月，(b)2個月，(c)3個月，(d)4個月)。

圖5是實(shí)施例3中采用環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒放置4個月后的sem和eds分析。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的一種超細(xì)mg粉含氧量的控制方法、抗氧化能力的表征方法作出進(jìn)一步的詳述。

實(shí)施例1

采用含水環(huán)己醇對超細(xì)mg粉進(jìn)行表面改性，具體步驟如下：

①、按水：環(huán)己醇＝1：100(v：v)將水與環(huán)己醇混合，室溫下超聲分散20分鐘，使之充分混合得到溶液a；

②、按水：超細(xì)mg粉＝1：10(ml：g)將超細(xì)mg粉(粒徑為小于50μm)加入到溶液a中，室溫下繼續(xù)磁力攪拌80分鐘，得到混合溶液b；

③、將上述混合溶液b進(jìn)行抽濾，再將所得到的產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥，干燥溫度為80℃，干燥時間為6小時，得到改性后的超細(xì)mg粉。

圖1是實(shí)施例1中采用含水環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒的sem和eds分析。由圖1a可看出，在該體系中進(jìn)行改性后，mg顆粒表面變得非常粗糙，由圖1b進(jìn)一步可以看出，顆粒表面的形態(tài)已經(jīng)發(fā)生很大變化。圖1c和d組成分析結(jié)果表明，在環(huán)己醇-水體系中，mg顆粒將發(fā)生嚴(yán)重氧化。這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面，在環(huán)己醇中不能引入水，哪怕是很少的水也可以加速mg顆粒的表面氧化。

實(shí)施例2

采用環(huán)己醇-有機(jī)硅分散劑對超細(xì)mg粉進(jìn)行表面改性，具體步驟如下：

①、按有機(jī)硅分散劑：環(huán)己醇＝1：100(v：v)將有機(jī)硅分散劑(硅烷偶聯(lián)劑kh550)溶解在環(huán)己醇中，室溫下超聲分散20分鐘，使之充分混合得到溶液a；

②、按有機(jī)硅分散劑：超細(xì)mg粉＝3：7(ml：g)將超細(xì)mg粉(粒徑為小于50μm)加入到溶液a中，室溫下繼續(xù)磁力攪拌60分鐘，得到混合溶液b；

③、將上述混合溶液b進(jìn)行抽濾，再將所得到的產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥，干燥溫度為80℃，干燥時間為8小時，得到改性后的超細(xì)mg粉。

圖2是實(shí)施例2中采用環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒的sem和eds分析，由圖2a可知在該實(shí)驗(yàn)條件下所獲得的超細(xì)mg顆粒表面較光滑，通過大范圍能譜分析初步表明，其碳含量較高，而氧含量則較低(見圖2b)。

為了進(jìn)一步確定改性后的超細(xì)mg粉顆粒表面氧含量的分布情況，我們采用面掃描的方式對少數(shù)顆粒進(jìn)行元素面分析，其結(jié)果如圖3所示。由圖3b、c和d進(jìn)一步可以看出，改性后的mg顆粒表面氧含量很少，而碳含量顯著增加。這說明超細(xì)mg粉在環(huán)己醇中進(jìn)行改性后，其表面氧化得到了初步的控制。

實(shí)施例3

實(shí)施例2初步證明，采用一定量的分散劑，在環(huán)己醇中對超細(xì)mg粉進(jìn)行表面改性可有效控制mg顆粒表面的氧含量。然后，改性后的mg粉其抗氧化時間長短，也即其抗氧化能力的強(qiáng)弱如何也是非常重要的。為此，我們設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)過程如下：

(1)將經(jīng)過環(huán)己醇表面改性的超細(xì)mg粉放置于si片上并對mg顆粒進(jìn)行區(qū)域標(biāo)記，然后在掃描電子顯微鏡下對所標(biāo)記的mg顆粒進(jìn)行原位觀察和組分分析。

(2)放置于空氣中1、2、3和4個月后，分別將上述標(biāo)記和觀察過的mg顆粒再次放置于掃描電子顯微鏡下，對同一個標(biāo)記的mg顆粒進(jìn)行原位觀察和組分分析，并記錄變化過程。

上述原位觀察和組分分析方法分別采用掃描電子顯微分析法和面掃描能譜分析方法，以觀察顆粒表面形態(tài)及其表面氧含量變化情況，來評判抗氧化能力。

圖4是實(shí)施例3中采用環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒的sem分析((a)1月，(b)2個月，(c)3個月，(d)4個月)，示出了mg顆粒在空氣中經(jīng)歷不同時間后其表面形態(tài)的變化規(guī)律。由圖4a可以看出，經(jīng)過改性后的超細(xì)mg顆粒，放置于空氣中1個月后，其表面產(chǎn)生的氧化裂紋較少；然后，隨著放置時間的延長，其表面氧化裂紋數(shù)量呈增加趨勢，放置于空氣中4個月后，改性后的mg顆粒表面的氧化裂紋增大導(dǎo)致了顆粒的脫落。同時，還看出，隨著放置時間的增加，顆粒的半徑在逐漸減少，可能與表面氧化產(chǎn)生裂紋和收縮有關(guān)。

圖5是實(shí)施例3中采用環(huán)己醇改性后，單個mg顆粒放置4個月后的sem和eds分析，可以看出，改性后的超細(xì)mg顆粒放置于空氣4個月后氧化也非常厲害。因此可以判斷，采用環(huán)己醇直接改性超細(xì)mg粉，可以使其在空氣中穩(wěn)定時間約為1個月左右。

實(shí)施例4

采用環(huán)己醇-有機(jī)硅分散劑對超細(xì)mg粉進(jìn)行表面改性，具體步驟如下：

①、按有機(jī)硅分散劑：環(huán)己醇＝1：100(v：v)將有機(jī)硅分散劑(硅烷偶聯(lián)劑kh550)溶解在環(huán)己醇中，室溫下超聲分散10分鐘，使之充分混合得到溶液a；

②、按有機(jī)硅分散劑：超細(xì)mg粉＝1：5(ml：g)將超細(xì)mg粉(粒徑為小于50μm)加入到溶液a中，室溫下繼續(xù)磁力攪拌40分鐘，得到混合溶液b；

③、將上述混合溶液b進(jìn)行抽濾，再將所得到的產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥，干燥溫度為60℃，干燥時間為9小時，得到改性后的超細(xì)mg粉。

實(shí)施例5

采用環(huán)己醇-有機(jī)硅分散劑對超細(xì)mg粉進(jìn)行表面改性，具體步驟如下：

①、按有機(jī)硅分散劑：環(huán)己醇＝1：100(v：v)將有機(jī)硅分散劑(硅烷偶聯(lián)劑kh550)溶解在環(huán)己醇中，室溫下超聲分散30分鐘，使之充分混合得到溶液a；

②、按有機(jī)硅分散劑：超細(xì)mg粉＝6：10(ml：g)將超細(xì)mg粉(粒徑為小于50μm)加入到溶液a中，室溫下繼續(xù)磁力攪拌120分鐘，得到混合溶液b；

③、將上述混合溶液b進(jìn)行抽濾，再將所得到的產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥，干燥溫度為100℃，干燥時間為3小時，得到改性后的超細(xì)mg粉。

綜上所述，本發(fā)明的控制方法及表征方法，其優(yōu)點(diǎn)在于表面改性工藝和抗氧化能力表征簡單，操作方便，成本低，適合批量處理。同時，改性后的超細(xì)mg粉具有低的含氧量、良好的分散性和流動性以及高的抗氧化能力，可望用于3d打印等領(lǐng)域。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。