一种微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂及其制备方法

本发明属于氮化硅镁的抗氧化剂。具体涉及一种微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂及其制备方法。

背景技术：

1、氮化硅镁是一种与氮化铝晶体结构类似的三元氮化物，表现出优异的“清洁效果”。mgsin2在相重构过程中产生的镁蒸气具有吸附氧的能力。这种变化降低了烧结体中的总氧含量，保护了材料的氧化，具有成为新一代抗氧化剂的应用潜力。但z.等人(z.l.pentráková,m.hrabalová,et al.decomposition ofmgsin2 in nitrogenatmosphere[j].journal of the european ceramic society,2011,(31):1473–1480.)研究中指出，氮化硅镁的高温稳定性差且分解速率快。影响抗氧化性能的发挥，故对氮化硅镁晶须的研究和利用已引起科技人员的关注。

2、“添加氮化硅镁粉体的低碳镁碳耐火材料及其制备方法”(cn 110143808a)专利技术，该技术中的氮化硅镁以抗氧化剂的形式加入低碳耐火材料中，通过氮化硅镁氧化形成隔离层阻碍氧的侵蚀，但该方法中的氮化硅镁分解速率过快，会造成氮化硅镁发生结构性破坏，降低了抗氧化性能。

3、cheny等人(cheny,wangx,deng c j,et al.growth mechanism ofin situmgsin2 and its synergistic effect on the properties of mgo–crefractories.construction and building materials,2021,(289):123032.)研究中指出,原位生成的mgsin2有助于提高镁碳耐火材料的力学性能和抗热震性。然而，原为生成mgsin2的结构不可控，限制mgsin2作为抗氧化剂的抗氧化性。

4、“基于高硅菱镁矿的氧化镁@氮化硅镁粉体及其制备方法”(cn 115465845 a)专利技术，该技术采用碳热镁热还原制得氧化镁包覆氮化硅镁复合粉体，但该技术制备的改性氮化硅镁粉体外壳与内核的结合强度低，易脱落，且生产温度高，不易于工业生产。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有的技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、合成温度低和易于工业生产的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法；所制微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的结合强度高、分解速率缓慢、抗氧化性优异。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：

3、步骤一、以46～50wt％的正硅酸乙脂为硅源，以50～54wt％的氮化硅镁为载体；在氮气气氛和60～70℃条件下，先将所述氮化硅镁加入乙醇中，磁力搅拌1～5h，再加入所述正硅酸乙脂，搅拌，得到混合物；

4、步骤二、按所述混合物∶聚乙二醇∶盐酸的质量比为100∶11～15∶1～6，向所述混合物加入所述聚乙二醇和所述盐酸，超声振荡10～30min，得到溶胶凝胶；

5、步骤三、将所述溶胶凝胶抽滤，用蒸馏水洗涤，在100～200℃条件下烘干1～5h，研磨，得到包覆粉末；

6、步骤四、将90～94wt％的所述包覆粉末和6～10wt％的氯化铵混合，球磨1～5h，得到球磨料；然后将所述球磨料在8～12mpa条件下压制成型，再将成型的坯体置入管式炉中，在保护气氛条件下加热至600～700℃，保温1～5h，随炉冷却，破碎，筛分，制得微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂。

7、所述正硅酸乙脂的纯度≥98％。

8、所述氮化硅镁的mgsin2含量≥99.5wt％；氮化硅镁的粒度≥0.045mm。

9、所述聚乙二醇的纯度≥98％。

10、所述盐酸的hcl含量为20～35wt％。

11、所述氯化铵的nh4cl含量≥98wt％；所述氯化铵粒度≥0.045mm。

12、所述保护气氛为氩气、或为氮气、或为氩气和氮气的混合气体。

13、由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

14、本发明以正硅酸乙脂为硅源、以氮化硅镁晶须为载体、以聚乙二醇为微孔模板剂和以氯化铵为分散剂；在氮气气氛中，先将氮化硅镁晶须加入乙醇中，搅拌，再先后加入正硅酸乙脂、聚乙二醇和盐酸，超声震荡，抽滤，干燥和研磨，得到包覆粉末。将包覆粉末和氯化铵混合，球磨，将成型的坯体在保护气氛中加热至600～700℃，保温，随炉冷却，筛分，制得微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂。该方法合成温度低、工艺简单、生产周期短、设备投资小，易于工业化生产。

15、本发明采用镁橄榄石作为氮化硅镁晶须外壳，利用镁橄榄石外壳与氮化硅镁内核会促进离子交换，从而促进外壳与内核之间形成强界面结合，提高镁橄榄石外壳与氮化硅镁内核的结合强度。

16、本发明利用以镁橄榄石包覆外壳为抑制剂，充分构建氮化硅镁释放缓特性。氮化硅镁的稳定性受局部氮分压的影响较大，且氮化硅镁的分解温度随着氮分压的增大而升高。因此，镁橄榄石外壳的形成会增加内核内部的局部氮分压，从而抑制氮化硅镁颗粒的分解，进一步限制氮化硅镁颗粒的分解速率，即有效地减缓了微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的分解速率。

17、本发明利用“微孔网络通道”壳层结构特性制备出具有微孔的镁橄榄石包覆氮化硅镁。mg离子能有效通过微孔通道分散至外界，且mg离子对氧的亲和力较高，易吸收氧粒子，从而提高改微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的抗氧化性。

18、因此，本发明具有结合强度高和易于工业生产的特点；所制微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的分解速率缓慢和抗氧化性优异。

技术特征：

1.一种微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：

2.根据权利要求1所述的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述正硅酸乙脂的纯度≥98％。

3.根据权利要求1所述的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于；所述氮化硅镁的mgsin2含量≥99.5wt％；氮化硅镁的粒度≥0.045mm。

4.根据权利要求1所述的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇的纯度≥98％。

5.根据权利要求1所述的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述盐酸的hcl含量为20～35wt％。

6.根据权利要求1所述的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述氯化铵的nh4cl含量≥98wt％；所述氯化铵粒度≥0.045mm。

7.根据权利要求1所述的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述保护气氛为氩气、或为氮气、或为氩气和氮气的混合气体。

8.一种微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂，其特征在于所述微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂是根据权利1～7项中任一项中微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的制备方法所制备的微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂。

技术总结本发明涉及一种微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂及其制备方法。其技术方案是：以正硅酸乙脂为硅源、以氮化硅镁晶须为载体、以聚乙二醇为微孔模板剂和以氯化铵为分散剂，在氮气气氛和60～70℃条件下，先将氮化硅镁晶须加入乙醇中，磁力搅拌，加入正硅酸乙脂，搅拌，再加入聚乙二醇和盐酸，超声震荡；然后抽滤、洗涤、干燥和研磨，得到包覆粉末。将包覆粉末和氯化铵混合，球磨，压制成型；将成型的坯体置入管式炉中，在保护气氛中加热至600～700℃，保温，随炉冷却，破碎，筛分，制得微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂。本发明具有结合强度高和易于工业生产的特点；所制微孔核壳改性氮化硅镁释缓抗氧化剂的分解速率缓慢和抗氧化性优异。技术研发人员：王杏,罗益欣,丁军,刘正龙,邓承继,余超,祝洪喜受保护的技术使用者：武汉科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9