[发明专利]一种电磁复合空心微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合空心材料的制备方法。

背景技术

空心微球在催化、药物输送、人造细胞、轻质填料、绝缘材料、低介电常数材料和光子晶体等领域都具有潜在的应用前景，已经引起广泛关注。

目前，制备从纳米级到微米级的空心微球的方法很多，现有制备方法主要包括乳液法、喷雾干燥法、模板法和无模板法等。其中模板法特别是核壳模板法，引起学者广泛研究兴趣，核壳模板法制备该结构的关键步骤涉及在一种粒子表面包覆或反应形成另一种物质的壳，其组成可调，可以为金属及其氧化物、聚合物、无机物以及有机/无机复合物。通过在壳上引入功能物质，可以改变复合粒子的表面电荷、表面反应特性以及增强粒子的稳定性和分散性，同时赋予复合粒子的功能性。表面沉积反应和逐层交替吸附是制备核壳及空心微球结构复合粒子的两种主要方法。已报导的方法均是基于模板上官能团诱导导电聚合物复合，再进行磁性四氧化三铁的复合，但由于形成的复合材料导电网络被外层的四氧化三铁所阻隔，且四氧化三铁沉积过程中使用的碱性环境也导致了聚苯胺的脱掺杂，进而导致所得的产物导电率低。

发明内容

本发明目的是为了解决现有复合空心材料导电性差、密度大和磁性颗粒易脱落的问题，而提供一种电磁复合空心微球的制备方法。

本发明电磁复合空心微球的制备方法按下列步骤实现：

一、将0.4～0.8g的AIBN（偶氮二异丁腈）、63～127g的质量浓度为95%的乙醇、3.3～6.7g的蒸馏水和1.0～2.0g的PVP（聚乙烯基吡咯烷酮）加入反应器中，搅拌均匀后加入13.3～26.7g的St（苯乙烯），分散均匀，在反应温度为70～75℃，搅拌转速为90～110r/min，氮气保护的条件下反应10～14h，得到PS（聚苯乙烯）微球；

二、将步骤一中得到的PS（聚苯乙烯）微球分散于质量浓度为98%的硫酸中，在35～50℃下磺化1～4h，然后用乙醇洗涤2～4次，再水洗至离心后上层清液pH=6，冷冻干燥后得到表面具有磺酸基的SPS微球；

三、把FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O溶解于蒸馏水中，加入2mol/L的NaOH溶液调节体系的pH=11，在60～80℃的温度，氮气保护的条件下反应1～3.0h后用蒸馏水洗至滤液pH=7，然后分散到水溶液中，配置成磁性Fe₃O₄纳米颗粒悬浮液；

四、按质量比为（4～6）：1将步骤二得到的表面具有磺酸基的SPS微球和步骤三得到的磁性Fe₃O₄纳米颗粒悬浮液加入到pH为3～5的盐酸溶液中，搅拌反应20～40min，得到表面复合Fe₃O₄的SPS微球；

五、向表面复合Fe₃O₄的SPS微球中加入无水乙醇，再加入氨水调节体系pH为9～10，在机械搅拌下滴加0.3～1.0mL的正硅酸乙酯，得到SiO₂包覆的磁性微球；

六、将步骤五得到的SiO₂包覆的磁性微球加入到含有PVP（聚乙烯吡咯烷酮）的乙醇溶液中，搅拌5～6h后再静置5～6h，过滤后烘干得到PVP改性的磁性微球；

七、按体积比为50～60:1将水和苯胺混合均匀得苯胺溶液，苯胺溶液中加入盐酸调节pH=1.5，按质量比为20～25:1将水和过硫酸铵混合均匀得过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液加入盐酸调节pH=1.5，将pH=1.5的苯胺溶液与PVP改性的磁性微球混合均匀，然后再滴入pH=1.5的过硫酸铵溶液，在0～5℃下反应12～24小时，经洗涤干燥后得电磁复合微球，再加入N,N-二甲基甲酰胺浸泡电磁复合微球2～10小时，得到电磁复合空心微球。