[发明专利]一种研究复合材料中磁性材料热稳定性的类磁热重分析法

说明书

一种研究复合材料中磁性材料热稳定性的类磁热重分析法，所述类磁热重分析法包括步骤如下：在相同实验条件下分别进行参比的TGA实验、样品的TGA实验和样品外围加磁铁的MTGA实验，采集并保存数据；将以上数据制成曲线，将纵坐标归一，所得曲线分别命名为C0、C1和C2；将C2和C1差减，得到C3；将C0和C3进行回归，得到AMTGA曲线C4；对C4求导得到C5，C5的极值对应温度为所述磁性材料磁性变化速率最大的温度值；在C4上取质量变化前基线上平坦处的一点及变化速率最大的点对应的温度点，过这两点分别求切线得到的交点为磁性材料的外推起始变化温度。本法能够对复合材料中磁性材料的热分解或氧化温度做出准确地判断，并且操作简单，结果直观。

技术领域

本发明属于分析测试方法领域，具体涉及一种研究热处理过程中磁性会发生改变的复合材料热稳定性研究的类磁热重分析方法。

背景技术

磁性复合材料是十分重要的功能材料，在催化、生物医学、电磁干扰屏蔽、微波吸收等领域有着广泛的应用。Lu为获得水处理用的磁性复合材料，以配位聚合物为前驱体，合成了以氮掺杂介孔碳为基体的镍基复合材料（Ni@NC）。在Ni@NC中，尺寸约为3-5nm的Ni纳米颗粒均匀地分散在氮掺杂的介孔碳基体中。在硼氢化钠存在下，Ni@NC对4-间苯二酚还原转化为4-氨基苯酚具有显著的催化活性 ，在含量低至5mg时，160s内转化效率几乎达到100%，经过8次连续的降低，效果仍然保持在99%以上。碳纳米管（CNT）用铁磁性材料修饰以后，在屏蔽电磁干扰方面有着重要的应用，Mei用化学沉积法在CNT上沉积了不同浓度的磁性Fe纳米线，最高的SE_T平均值可以达到70.01dB。在外层用SiC密封后，虽然平均吸收率降低了一点，但在25~600℃范围内，只有1.20的SE_T值的下降，证明SiC能够有效地防止Fe的氧化。最近，金属有机框架(MOF)材料，作为一种特殊的由金属离子和有机配体构建的混合多孔材料, 由于其巨大的表面积、高孔隙度和可调结构和构成、功能的多样性以及生物相容性和生物降解性，在生物医学方面有着广泛的应用。Chen 在Fe₃O₄ 包覆聚多巴胺的MOF框架上生长ZIF-90，制备了Fe₃O₄@PDA@ZIF-90纳米铁磁性复合物，并用阿霉素作为载药，研究了药物携带和pH触发药物释放的行为，其中Fe₃O₄作为磁热疗源，PDA作为生长ZIF-90的诱导物，而ZIF-90用来携带药物。用这种复合物治疗肿瘤，可以同时起到磁热治疗和化学治疗的功效。

在合成或应用磁性复合材料的过程中，对复合材料的性能尤其是热稳定性能的研究非常重要。通过对材料热稳定性的分析，可以得到热处理过程中适合的温度，提高复合材料的制备效率，确定复合物材料的应用温度范围等。热分析法是一种比较经典的研究材料热稳定性的方法，热重分析法（TGA）是在程序温度控制下，测量物质重量与温度关系的一种技术；差热分析法（DTA或DSC）是在程序温度控制下，测量物质的热量随温度关系的一种技术。但是对于一些复合材料而言，通常包含无机组分和有机组分，在加热处理的过程中，有机组分发生缩聚或分解，无机组分也可能发生分解或氧化反应。在判断复合物中无机材料的分解或氧化变化时，其重量的变化会跟有机材料的分解重叠，利用TGA法无法准确判断；其吸放热的变化也会被有机物分解的热效应所影响，无法用DTA或DSC方法区分。磁热重分析法（MTGA）是一种检测样品磁性与温度关系的热分析方法。MTGA实验与普通TGA实验的区别是在仪器炉子周围加磁铁，当复合材料中原磁性物质变化为没有磁性或有新的磁性物质产生时，因受到磁场吸引力的影响，天平采集到的是复合材料分解和磁力作用引起的总重量变化，同样的，由磁性变化引起的重量读数的变化仍会受到其他组分分解的影响。

故本发明需要提供一种新的分析方法来更好地分析复合材料中磁性材料的形成或消失的准确温度，了解磁性复合材料的热稳定性。

发明内容