一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，包括：將氫氧化鈉溶液置于90-100℃水浴中，加入硫酸錳和三氯化鐵的混合溶液，然后加入油酸，反應(yīng)1-4h，得到鐵酸錳；將上述鐵酸錳、苯乙烯、過氧化苯甲酰超聲混合，得到混合溶液，然后加入分散劑和去離子水中，在90℃條件下反應(yīng)4-6h，洗滌，分離，干燥，即得磁性復(fù)合顆粒。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，得到的磁性復(fù)合顆粒分散均勻，穩(wěn)定，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵酸錳因其本身固有的物理、化學(xué)性質(zhì)，使其在催化劑、顏料及用作高頻變壓器、感應(yīng)器和記錄磁頭磁性材料等領(lǐng)域均有應(yīng)用，作為一種性能優(yōu)良的重要工業(yè)軟磁材料，廣泛應(yīng)用于電子、通訊和化工等行業(yè)。鐵酸錳有良好磁學(xué)性能，其包覆的聚苯乙烯材料可以應(yīng)用于疾病的體外檢測(cè)，具有重要的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。因而，研究探索不同反應(yīng)條件下油溶性鐵酸錳對(duì)聚苯乙烯的包覆具有重要的意義。
[0003]目前，鐵酸錳的制備主要方法有水熱合成法和溶膠-凝膠法。水熱合成法的成本較高、反應(yīng)需要在高壓釜中進(jìn)行，工藝較復(fù)雜。溶膠-凝膠法形成的凝膠前軀體很容易潮解，烘干后容易形成硬團(tuán)聚現(xiàn)象，干燥時(shí)收縮大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，該發(fā)明操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，實(shí)驗(yàn)原料價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)性好；該發(fā)明制備得到的磁性納米粒子分散均勻、穩(wěn)定，具有良好的應(yīng)用前景。
[0005]本發(fā)明的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，包括:
[0006]( I)將氫氧化鈉溶液置于90_100°C水浴中，加入硫酸錳和三氯化鐵的混合溶液，然后加入油酸，反應(yīng)l_4h,得到`油溶性鐵酸猛；
[0007]( 2 )將上述鐵酸錳與苯乙烯(5%氫氧化鈉溶液洗滌)、過氧化苯甲酰超聲混勻，得到混合溶液，然后加入分散劑和去離子水中，在90°C條件下反應(yīng)4-6h，洗滌，分離，干燥，即得磁性復(fù)合顆粒，其中鐵酸錳與苯乙烯、過氧化苯甲酰的摩爾比為1:33.49:0.93-2.79 ;分散劑和苯乙烯的摩爾比為1:110.8。
[0008]所述步驟(1)中氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為12%_20%。
[0009]所述步驟(1)中混合溶液中硫酸錳和三氯化鐵的摩爾比為1: 2。
[0010]所述步驟(1)中混合溶液中硫酸錳的濃度為0.126-0.254M，三氯化鐵濃度為0.252-0.508M。
[0011]所述步驟(1)中硫酸錳與油酸的摩爾比為1:0.7-1.4 ;氫氧化鈉溶液和混合溶液的體積比為25-30:50。
[0012]所述步驟(1)中反應(yīng)溫度為95°C，反應(yīng)時(shí)間為2h。
[0013]所述步驟(2)中混合溶液中鐵酸錳的濃度為0.029-0.045M。
[0014]所述步驟(2)中分散劑為聚乙烯醇，聚乙烯醇的質(zhì)量百分濃度為1.5% ;分散劑和去離子水的體積比為1:1-4。
[0015]所述步驟(2)中超聲混勻時(shí)間為0.5_2h。[0016]所述步驟(2)中洗滌為乙醇洗滌3-5次，分離為磁性分離。
[0017]所述步驟(2)中干燥溫度為50_65°C，干燥時(shí)間為l_5h。
[0018]本發(fā)明的原理為將不溶于水的苯乙烯單體和油溶性鐵酸錳以小液滴狀懸浮在水中進(jìn)行聚合，油酸包覆的鐵酸錳和苯乙烯的乙烯基聚合生成產(chǎn)物?；窘M分有單體、引發(fā)劑、水和分散劑，分散劑能夠?qū)⒂腿苄詥误w分散在水中形成穩(wěn)定懸浮液。
_9] 有益.效果
[0020](I)本發(fā)明采用水浴相轉(zhuǎn)化法合成的鐵酸錳粒徑可控、分散性好、產(chǎn)物純度高，聚苯乙烯對(duì)鐵酸錳的包覆操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、成本低、效率高；
[0021](2)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，實(shí)驗(yàn)原料價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)性好；
[0022](3)本發(fā)明得到的磁性復(fù)合顆粒大小為0.07-1.12mm，分散均勻，穩(wěn)定，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是實(shí)施例1的工藝流程圖；
[0024]圖2是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的X射線衍射圖；
[0025]圖3是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的照片圖；
[0026]圖4是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的照片圖；
`[0027]圖5是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的照片圖；
[0028]圖6是實(shí)施例4所得產(chǎn)物的照片圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0030]實(shí)施例1
[0031]1、取12g氫氧化鈉配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口燒瓶中，加熱至95 0C ；
[0032]2、稱取1.69g (0.01mol)硫酸錳和5.4g (0.02mol)三氯化鐵混合配置成50ml溶液，在充分的攪拌下用注射器緩慢加入三口燒瓶中；
[0033]3、加入2ml油酸，在水浴中陳化反應(yīng)2h，用乙醇洗滌數(shù)次后1000Orpm離心分離后
得到油溶性鐵酸錳。
[0034]4、取Ig上述油溶性鐵酸錳、16.91ml苯乙烯(5%氫氧化鈉溶液洗滌三遍)1.5g過氧化苯甲酰超聲混合Ih待用。
[0035]5、取30ml聚乙烯醇加入三口燒瓶中，將上述鐵酸錳、苯乙烯及過氧化苯甲?；旌先芤恨D(zhuǎn)移至三口燒瓶中，最后用120ml去離子水沖洗后轉(zhuǎn)移至三口燒瓶。
[0036]6、啟動(dòng)攪拌并快速升溫至90°C，控制恒定轉(zhuǎn)速反應(yīng)4h，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次，磁分離后在60°C條件下干燥即得磁性復(fù)合顆粒。所拍照片表明，產(chǎn)物平均粒徑為0.70 土 0.42mm左右，分散比較均勻，而且?guī)缀鯖]有團(tuán)聚現(xiàn)象。[0037]實(shí)施例2
[0038]1、取12g氫氧化鈉配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口燒瓶中，加熱至95 0C ；
[0039]2、稱取1.69g (0.01mol)硫酸錳和5.4g (0.02mol)三氯化鐵混合配置成50ml溶液，在充分的攪拌下用注射器緩慢加入三口燒瓶中；
[0040]3、加入3ml油酸，在水浴中陳化反應(yīng)2h，用乙醇洗滌數(shù)次后1000Orpm離心分離后
得到油溶性鐵酸錳。
[0041]4、取Ig上述油溶性鐵酸錳、16.91ml苯乙烯(5%氫氧化鈉溶液洗滌三遍)及2g過氧化苯甲酰超聲混合Ih待用。
[0042]5、取50ml聚乙烯醇加入三口燒瓶中，將上述鐵酸錳、苯乙烯及過氧化苯甲?；旌先芤恨D(zhuǎn)移至三口燒瓶中，最后用100ml去離子水沖洗后轉(zhuǎn)移至三口燒瓶。
[0043]6、啟動(dòng)攪拌并快速升溫至90°C，控制恒定轉(zhuǎn)速反應(yīng)4h，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次，磁分離后在60°C條件下干燥即得磁性復(fù)合顆粒。所拍照片表明，產(chǎn)物平均粒徑為0.59 ± 0.30mm左右，分散比較均勻，而且?guī)缀鯖]有團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0044]實(shí)施例3
[0045]1、取12g氫氧化鈉配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口燒瓶中，加熱至95 0C ；
[0046]2、稱取2.54g `(0.015mol)硫酸錳和8.1g (0.03mol)三氯化鐵混合配置成50ml溶液，在充分的攪拌下用注射器緩慢加入三口燒瓶中；
[0047]3、加入3ml油酸，在水浴中陳化反應(yīng)2h，用乙醇洗滌數(shù)次后1000Orpm離心分離后
得到油溶性鐵酸錳。
[0048]4、取Ig上述油溶性鐵酸錳、16.91ml苯乙烯(5%氫氧化鈉溶液洗滌三遍)及2.5g過氧化苯甲酰超聲混合Ih待用。
[0049]5、取60ml聚乙烯醇加入三口燒瓶中，將上述鐵酸錳、苯乙烯及過氧化苯甲?；旌先芤恨D(zhuǎn)移至三口燒瓶中，最后用90ml去離子水沖洗后轉(zhuǎn)移至三口燒瓶。
[0050]6、啟動(dòng)攪拌并快速升溫至90°C，控制恒定轉(zhuǎn)速反應(yīng)4h，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次，磁分離后在60°C條件下干燥即得磁性復(fù)合顆粒。所拍照片表明，產(chǎn)物平均粒徑為
0.42 ± 0.16mm左右，分散比較均勻，而且?guī)缀鯖]有團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0051]實(shí)施例4
[0052]1、取12g氫氧化鈉配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口燒瓶中，加熱至95 0C ；
[0053]2、稱取2.54g (0.01mol)硫酸錳和8.1g (0.02mol)三氯化鐵混合配置成50ml溶液，在充分的攪拌下用注射器緩慢加入三口燒瓶中；
[0054]3、加入4ml油酸，在水浴中陳化反應(yīng)2h，用乙醇洗滌數(shù)次后1000Orpm離心分離后
得到油溶性鐵酸錳。
[0055]4、取Ig上述油溶性鐵酸錳、16.91ml苯乙烯(5%氫氧化鈉溶液洗滌三遍)及3g過氧化苯甲酰超聲混合Ih待用。
[0056]5、取75ml聚乙烯醇加入三口燒瓶中，將上述鐵酸錳、苯乙烯及過氧化苯甲?；旌先芤恨D(zhuǎn)移至三口燒瓶中，最后用75ml去離子水沖洗后轉(zhuǎn)移至三口燒瓶。[0057]6、啟動(dòng)攪拌并快速升溫至90°C，控制恒定轉(zhuǎn)速反應(yīng)4h，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次，磁分離后在60°C條件下干燥即得磁性復(fù)合顆粒。所拍照片表明，產(chǎn)物平均粒徑為
0.18±0.1lmm左右，分散比`較均勻，而且?guī)缀鯖]有團(tuán)聚現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，包括: (1)將氫氧化鈉溶液置于90-100°C水浴中，加入硫酸錳和三氯化鐵的混合溶液，然后加入油酸，反應(yīng)l_4h,得到鐵酸猛； (2)將上述鐵酸錳、苯乙烯、過氧化苯甲酰超聲混勻，得到混合溶液，然后加入分散劑和去離子水中，在90°C條件下反應(yīng)4-6h，洗滌，分離，干燥，即得磁性復(fù)合顆粒，其中鐵酸錳與苯乙烯、過氧化苯甲酰的摩爾比為1:33.49:0.93-2.79 ;分散劑和苯乙烯的摩爾比為1:110.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為12%-20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中混合溶液中硫酸錳和三氯化鐵的摩爾比為1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中混合溶液中硫酸錳的濃度為0.126-0.254M，三氯化鐵濃度為0.252-0.508M。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中硫酸錳與油酸的摩爾比為1:0.7-1.4 ;氫氧化鈉溶液和混合溶液的體積比為25-30:50。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中反應(yīng)溫度為95°C，反應(yīng)時(shí)間為2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中混合溶液中鐵酸錳的濃度為0.029-0.045M。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中分散劑為聚乙烯醇，聚乙烯醇的質(zhì)量百分濃度為1.5% ;分散劑和去離子水的體積比為1:1_4。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中洗滌為乙醇洗滌3-5次，分離為磁性分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮聚合法制備磁性復(fù)合顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中干燥溫度為50-65°C，干燥時(shí)間為l_5h。
【文檔編號(hào)】C08K3/24GK103772565SQ201410021133
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】周興平, 薛精誠(chéng), 張鳳凱, 徐騰 申請(qǐng)人:東華大學(xué), 江蘇凱達(dá)石英有限公司