[发明专利]一种蠕虫状超顺磁性纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机/高分子纳米复合材料制备领域，具体涉及一种制备超顺磁性纳米复合材料的方法。

背景技术

超顺磁性纳米复合材料具有磁响应、功能化和靶向效应等优点，已被广泛应用于药物释放、磁共振成像、生物分离和污水处理等领域。近年来，科学家将超顺磁性颗粒与高分子材料结合起来，已制备了多种各向同性的超顺磁性复合微球或具有核壳结构的超顺磁性复合材料。

中国专利CN101220187公开了一种具有核壳结构的磁性复合微球及其制备方法，该复合微球的磁性颗粒含量可控、表面带有功能性的反应基团，可应用于生物医学领域。中国专利CN1616541公开了一种生物可降解聚合物磁性复合纳米颗粒的制备方法，以磁性Fe₃O₄颗粒与聚乳酸类共聚物为原料，采用溶剂挥发和自然沉降的方式获得各向同性的磁性复合材料。美国专利20120279712公开了一种磁性颗粒/氧化硅复合材料的制备方法，外层氧化硅的厚度约0.5–1μm，该复合材料在外加磁场的作用下具有良好的磁响应性能，在支撑材料等领域中有潜在的应用前景。美国专利20120064448公开了一种超顺磁性颗粒/生物大分子复合微球的制备方法，该复合微球的尺寸约10–100μm，磁性颗粒的含量为50–99%，可应用于环境保护和磁共振成像等领域。从现在专利技术来看，科学家们致力于制备各向同性的磁性纳米复合材料，而对各向异性磁性复合材料关注较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同以往的各向异性的蠕虫状超顺磁性纳米复合材料的制备方法，该方法首先采用共沉淀法合成超顺磁性纳米颗粒，然后采用沉淀聚合法制备蠕虫状超顺磁性纳米复合材料，它包括如下步骤：

（1）在去离子水中加入等摩尔比的二价铁盐和三价铁盐，惰性气氛下加热至80℃，快速加入氨水和油酸，恒温3h，冷却至室温后用稀盐酸溶液中和至pH=7，然后在外加磁场的作用下，将油酸包覆的超顺磁性纳米颗粒分离出来，干燥待用；

（2）在三口烧瓶中依次加入步骤（1）制得的磁性纳米颗粒，以及有机单体、引发剂和分散介质，在惰性气体保护下，超声分散30min，然后在2h内缓慢升温至65℃，恒温24h；其中，各成分的质量百分含量分别是：磁性纳米颗粒为0.5～2.5%、有机单体为4.0～7.5%、引发剂为0.04～0.1%、分散介质为90～95%；

（3）反应结束后冷却至室温，在外加磁场的作用下将产物分离出来，将产物置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得蠕虫状超顺磁性纳米复合材料。

优选地，步骤（2）所述有机单体为苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种。

优选地，步骤（2）所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、过氧化二甲苯酰、过氧化苯四酸特丁酯、过氧化二异丙苯和过氧化二碳酯二异丙酯中的一种。

优选地，步骤（2）所述分散介质是二氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、乙腈、甲苯、环己烷和正丁烷中的一种或两种。

本发明制备的蠕虫状超顺磁性纳米复合材料长度超过5μm，直径约100–200nm，聚合物包覆层厚度约50–100nm；蠕虫状超顺磁性纳米复合材料中，磁性纳米颗粒的含量为85–98.5%。本发明采用两步法制备的蠕虫状超顺磁性纳米复合材料，在外加磁场的作用下具有良好的磁响应效果，在室温下表现出超顺磁性，并可在复合材料表面引入不同的功能基团。本发明制备方法简单，材料易得。

附图说明

图1为实施例1的蠕虫状超顺磁性纳米复合材料TEM照片。

图2为实施例2的蠕虫状超顺磁性纳米复合材料TEM照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

超顺磁性颗粒的制备：在带有氩气导管、机械搅拌和冷凝管的100mL的三颈瓶中，加入40mL去离子、1.25g FeCl₂·H₂O和3.40g FeCl₃H₂O，在氩气保护下加热至80℃，用注射器加入10mL25wt%的氨水和3.6g油酸，恒温3h。冷却后用0.5mol/L的HCl溶液中和至pH值接近7，在磁铁的吸引下，将超顺磁性纳米颗粒分离出来，并用去离子水洗涤三次后真空干燥。

实施例1：