[发明专利]一种用于高温化学反应的抗污染磁力搅拌子

说明书

本发明提供了一种用于高温化学反应的抗污染磁力搅拌子。磁力搅拌子包括磁芯和包覆磁芯的外部壳层；磁芯采用居里点高于650℃的永磁材料，外部壳层采用软化温度高于800℃的玻璃材料；磁芯与外部壳层之间留有一定空隙，空隙用于磁芯热膨胀的空间。该搅拌子以耐高温永磁材料为磁芯，以耐高温玻璃为外壳。相比于传统聚四氟乙烯搅拌子，该搅拌子即便在较高工作温度下其表面依旧不会残留化学物质，有效地避免了因搅拌子物质吸附而产生的化学反应污染问题。磁芯与外部壳层之间留有一定空隙。当环境温度发生骤变时，搅拌子不会因材料热膨胀系数不同而发生破裂。该搅拌子最高可在600℃下工作而不发生磁力衰减。其使用寿命远超现有产品。

技术领域

本发明涉及实验设备领域，具体涉及一种用于高温化学反应的抗污染磁力搅拌子。

背景技术

磁力搅拌器是化学、材料、化工等实验室最基础也最为广泛使用的实验装置。反应容器内部的磁性搅拌子在磁力搅拌器旋转磁场的作用下，带动容器内部液体流动，进而实现液体搅拌混合的目的。

随着我国科学研究的不断发展，研究者们对实验器材的要求也逐渐升高。尤其是催化、材料、纳米、有机合成等领域的实验研究，尤其注重容器与搅拌子的高温耐受性与抗污染性能。在此类实验当中，反应容器一般为耐高温玻璃。该类材料可以很好的满足耐高温与抗污染的要求。然而，搅拌子外壳普遍采用的聚四氟乙烯材料，在高温下会软化甚至熔化。另外，聚四氟乙烯表面存在一些不规则的微观缺陷，极易吸附杂质，进而对后续化学反应造成污染。

磁力搅拌子使用寿命从几个月到几年不等。研究表明，经过多次使用的聚四氟乙烯搅拌子表面会吸附各种各样的杂质，其中尤以金属离子居多。同时，表面的杂质无法通过实验室清洁手段去除，会对后续反应造成持续性的污染。以催化反应为例：部分催化反应的催化剂用量甚至为百万分之几。这就意味着即便是少量的吸附杂质也会对实验造成巨大影响。在高温耐受性方面，部分材料制备、有机合成反应需要更高的反应温度。而聚四氟乙烯的耐受温度约为260℃，且在180℃便会开始发生软化。当工作温度高于200℃时，聚四氟乙烯表面的杂质吸附会显著增加，进而降低搅拌子使用寿命。

CN 109876716 B公开了一种防止污染的搅拌子。该专利针对反应物中包含有铁、镍、钴等磁性材料的情况，采用软磁材料作为磁芯，解决了反应结束后磁性物质在搅拌子处富集的问题。该专利提出一种玻璃搅拌子的制备方法：将磁芯直接塞入高温玻璃熔体中，放置于模具中成型并缓慢冷却，得到玻璃包裹的搅拌子。然而，由于磁芯材料与玻璃材料的热膨胀系数不同，采用该方法制备的玻璃搅拌子在冷却过程中易产生裂纹。此外，玻璃的熔融温度(800℃)远高于磁芯材料的居里点，加工后的磁芯会发生退磁。

在搅拌子的磁芯材料方面，目前普遍采用的钕铁硼、铁氧体等磁性合金材料的居里点一般较低。当工作温度高于200℃时，钕铁硼、铁氧体等材料的磁性会发生不可逆的下降，导致搅拌子退磁进而急剧降低其使用寿命。综上，需要对用于高温化学反应的搅拌子进行改进，发展新的搅拌子制备方法。

发明内容

鉴于上述不足，本发明提供一种用于高温化学反应的磁力搅拌子。其目的在于避免搅拌子在较高温度下吸附杂质，对后续反应造成污染。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：提供了一种磁力搅拌子，上述磁力搅拌子包括磁芯和包覆上述磁芯的外部壳层；上述磁芯采用居里点高于650℃的永磁材料，外部壳层采用软化温度高于800℃的玻璃材料；上述磁芯与上述外部壳层之间留有一定空隙。上述空隙应大于1毫米。用于上述磁芯热膨胀的空间。所述磁力搅拌子的制备方法为：采用温度高于800℃的热源对预制的外部壳层的开口或对接面进行加热，温度达到玻璃软化点之后，再将磁芯置于预制外部壳层内，并将开口进行密封或将对接面进行对接密封，对接后缓慢冷却至室温。

进一步地，上述磁芯采用的永磁材料为钐钴合金、铁铬钴合金、铝镍钴合金中的一种。

进一步地，上述外部壳层采用的玻璃材料为高硼硅玻璃和石英玻璃中的一种。