一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法
【专利摘要】本发明涉及一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，包括：将氢氧化钠溶液置于90-100℃水浴中，加入硫酸锰和三氯化铁的混合溶液，然后加入油酸，反应1-4h，得到铁酸锰；将上述铁酸锰、苯乙烯、过氧化苯甲酰超声混合，得到混合溶液，然后加入分散剂和去离子水中，在90℃条件下反应4-6h，洗涤，分离，干燥，即得磁性复合颗粒。本发明操作简单、反应条件温和，得到的磁性复合颗粒分散均匀，稳定，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磁性复合材料的制备领域，特别涉及一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法。
【背景技术】
[0002]铁酸锰因其本身固有的物理、化学性质，使其在催化剂、颜料及用作高频变压器、感应器和记录磁头磁性材料等领域均有应用，作为一种性能优良的重要工业软磁材料，广泛应用于电子、通讯和化工等行业。铁酸锰有良好磁学性能，其包覆的聚苯乙烯材料可以应用于疾病的体外检测，具有重要的医学应用价值。因而，研究探索不同反应条件下油溶性铁酸锰对聚苯乙烯的包覆具有重要的意义。
[0003]目前，铁酸锰的制备主要方法有水热合成法和溶胶-凝胶法。水热合成法的成本较高、反应需要在高压釜中进行，工艺较复杂。溶胶-凝胶法形成的凝胶前躯体很容易潮解，烘干后容易形成硬团聚现象，干燥时收缩大。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，该发明操作简单、反应条件温和，实验原料价格低廉，经济性好；该发明制备得到的磁性纳米粒子分散均匀、稳定，具有良好的应用前景。
[0005]本发明的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，包括:
[0006]( I)将氢氧化钠溶液置于90_100°C水浴中，加入硫酸锰和三氯化铁的混合溶液，然后加入油酸，反应l_4h,得到`油溶性铁酸猛；
[0007]( 2 )将上述铁酸锰与苯乙烯(5%氢氧化钠溶液洗涤)、过氧化苯甲酰超声混匀，得到混合溶液，然后加入分散剂和去离子水中，在90°C条件下反应4-6h，洗涤，分离，干燥，即得磁性复合颗粒，其中铁酸锰与苯乙烯、过氧化苯甲酰的摩尔比为1:33.49:0.93-2.79 ;分散剂和苯乙烯的摩尔比为1:110.8。
[0008]所述步骤(1)中氢氧化钠溶液的质量百分浓度为12%_20%。
[0009]所述步骤(1)中混合溶液中硫酸锰和三氯化铁的摩尔比为1: 2。
[0010]所述步骤(1)中混合溶液中硫酸锰的浓度为0.126-0.254M，三氯化铁浓度为0.252-0.508M。
[0011]所述步骤(1)中硫酸锰与油酸的摩尔比为1:0.7-1.4 ;氢氧化钠溶液和混合溶液的体积比为25-30:50。
[0012]所述步骤(1)中反应温度为95°C，反应时间为2h。
[0013]所述步骤(2)中混合溶液中铁酸锰的浓度为0.029-0.045M。
[0014]所述步骤(2)中分散剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇的质量百分浓度为1.5% ;分散剂和去离子水的体积比为1:1-4。
[0015]所述步骤(2)中超声混匀时间为0.5_2h。[0016]所述步骤(2)中洗涤为乙醇洗涤3-5次，分离为磁性分离。
[0017]所述步骤(2)中干燥温度为50_65°C，干燥时间为l_5h。
[0018]本发明的原理为将不溶于水的苯乙烯单体和油溶性铁酸锰以小液滴状悬浮在水中进行聚合，油酸包覆的铁酸锰和苯乙烯的乙烯基聚合生成产物。基本组分有单体、引发剂、水和分散剂，分散剂能够将油溶性单体分散在水中形成稳定悬浮液。
_9] 有益.效果
[0020](I)本发明采用水浴相转化法合成的铁酸锰粒径可控、分散性好、产物纯度高，聚苯乙烯对铁酸锰的包覆操作简单、产率高、成本低、效率高；
[0021](2)本发明操作简单、反应条件温和，实验原料价格低廉，经济性好；
[0022](3)本发明得到的磁性复合颗粒大小为0.07-1.12mm，分散均匀，稳定，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是实施例1的工艺流程图；
[0024]图2是实施例1所得产物的X射线衍射图；
[0025]图3是实施例1所得产物的照片图；
[0026]图4是实施例2所得产物的照片图；
`[0027]图5是实施例3所得产物的照片图；
[0028]图6是实施例4所得产物的照片图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030]实施例1
[0031]1、取12g氢氧化钠配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口烧瓶中，加热至95 0C ；
[0032]2、称取1.69g (0.01mol)硫酸锰和5.4g (0.02mol)三氯化铁混合配置成50ml溶液，在充分的搅拌下用注射器缓慢加入三口烧瓶中；
[0033]3、加入2ml油酸，在水浴中陈化反应2h，用乙醇洗涤数次后1000Orpm离心分离后
得到油溶性铁酸锰。
[0034]4、取Ig上述油溶性铁酸锰、16.91ml苯乙烯(5%氢氧化钠溶液洗涤三遍)1.5g过氧化苯甲酰超声混合Ih待用。
[0035]5、取30ml聚乙烯醇加入三口烧瓶中，将上述铁酸锰、苯乙烯及过氧化苯甲酰混合溶液转移至三口烧瓶中，最后用120ml去离子水冲洗后转移至三口烧瓶。
[0036]6、启动搅拌并快速升温至90°C，控制恒定转速反应4h，将产物用无水乙醇洗涤数次，磁分离后在60°C条件下干燥即得磁性复合颗粒。所拍照片表明，产物平均粒径为0.70 土 0.42mm左右，分散比较均匀，而且几乎没有团聚现象。[0037]实施例2
[0038]1、取12g氢氧化钠配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口烧瓶中，加热至95 0C ；
[0039]2、称取1.69g (0.01mol)硫酸锰和5.4g (0.02mol)三氯化铁混合配置成50ml溶液，在充分的搅拌下用注射器缓慢加入三口烧瓶中；
[0040]3、加入3ml油酸，在水浴中陈化反应2h，用乙醇洗涤数次后1000Orpm离心分离后
得到油溶性铁酸锰。
[0041]4、取Ig上述油溶性铁酸锰、16.91ml苯乙烯(5%氢氧化钠溶液洗涤三遍)及2g过氧化苯甲酰超声混合Ih待用。
[0042]5、取50ml聚乙烯醇加入三口烧瓶中，将上述铁酸锰、苯乙烯及过氧化苯甲酰混合溶液转移至三口烧瓶中，最后用100ml去离子水冲洗后转移至三口烧瓶。
[0043]6、启动搅拌并快速升温至90°C，控制恒定转速反应4h，将产物用无水乙醇洗涤数次，磁分离后在60°C条件下干燥即得磁性复合颗粒。所拍照片表明，产物平均粒径为0.59 ± 0.30mm左右，分散比较均匀，而且几乎没有团聚现象。
[0044]实施例3
[0045]1、取12g氢氧化钠配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口烧瓶中，加热至95 0C ；
[0046]2、称取2.54g `(0.015mol)硫酸锰和8.1g (0.03mol)三氯化铁混合配置成50ml溶液，在充分的搅拌下用注射器缓慢加入三口烧瓶中；
[0047]3、加入3ml油酸，在水浴中陈化反应2h，用乙醇洗涤数次后1000Orpm离心分离后
得到油溶性铁酸锰。
[0048]4、取Ig上述油溶性铁酸锰、16.91ml苯乙烯(5%氢氧化钠溶液洗涤三遍)及2.5g过氧化苯甲酰超声混合Ih待用。
[0049]5、取60ml聚乙烯醇加入三口烧瓶中，将上述铁酸锰、苯乙烯及过氧化苯甲酰混合溶液转移至三口烧瓶中，最后用90ml去离子水冲洗后转移至三口烧瓶。
[0050]6、启动搅拌并快速升温至90°C，控制恒定转速反应4h，将产物用无水乙醇洗涤数次，磁分离后在60°C条件下干燥即得磁性复合颗粒。所拍照片表明，产物平均粒径为
0.42 ± 0.16mm左右，分散比较均匀，而且几乎没有团聚现象。
[0051]实施例4
[0052]1、取12g氢氧化钠配置成100ml溶液，取29.32ml加入到三口烧瓶中，加热至95 0C ；
[0053]2、称取2.54g (0.01mol)硫酸锰和8.1g (0.02mol)三氯化铁混合配置成50ml溶液，在充分的搅拌下用注射器缓慢加入三口烧瓶中；
[0054]3、加入4ml油酸，在水浴中陈化反应2h，用乙醇洗涤数次后1000Orpm离心分离后
得到油溶性铁酸锰。
[0055]4、取Ig上述油溶性铁酸锰、16.91ml苯乙烯(5%氢氧化钠溶液洗涤三遍)及3g过氧化苯甲酰超声混合Ih待用。
[0056]5、取75ml聚乙烯醇加入三口烧瓶中，将上述铁酸锰、苯乙烯及过氧化苯甲酰混合溶液转移至三口烧瓶中，最后用75ml去离子水冲洗后转移至三口烧瓶。[0057]6、启动搅拌并快速升温至90°C，控制恒定转速反应4h，将产物用无水乙醇洗涤数次，磁分离后在60°C条件下干燥即得磁性复合颗粒。所拍照片表明，产物平均粒径为
0.18±0.1lmm左右，分散比`较均匀，而且几乎没有团聚现象。
【权利要求】
1.一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，包括: (1)将氢氧化钠溶液置于90-100°C水浴中，加入硫酸锰和三氯化铁的混合溶液，然后加入油酸，反应l_4h,得到铁酸猛； (2)将上述铁酸锰、苯乙烯、过氧化苯甲酰超声混匀，得到混合溶液，然后加入分散剂和去离子水中，在90°C条件下反应4-6h，洗涤，分离，干燥，即得磁性复合颗粒，其中铁酸锰与苯乙烯、过氧化苯甲酰的摩尔比为1:33.49:0.93-2.79 ;分散剂和苯乙烯的摩尔比为1:110.8。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(1)中氢氧化钠溶液的质量百分浓度为12%-20%。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(1)中混合溶液中硫酸锰和三氯化铁的摩尔比为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(1)中混合溶液中硫酸锰的浓度为0.126-0.254M，三氯化铁浓度为0.252-0.508M。
5.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(1)中硫酸锰与油酸的摩尔比为1:0.7-1.4 ;氢氧化钠溶液和混合溶液的体积比为25-30:50。
6.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(1)中反应温度为95°C，反应时间为2h。
7.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(2)中混合溶液中铁酸锰的浓度为0.029-0.045M。
8.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(2)中分散剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇的质量百分浓度为1.5% ;分散剂和去离子水的体积比为1:1_4。
9.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(2)中洗涤为乙醇洗涤3-5次，分离为磁性分离。
10.根据权利要求1所述的一种悬浮聚合法制备磁性复合颗粒的方法，其特征在于:所述步骤(2)中干燥温度为50-65°C，干燥时间为l_5h。
【文档编号】C08K3/24GK103772565SQ201410021133
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】周兴平, 薛精诚, 张凤凯, 徐腾 申请人:东华大学, 江苏凯达石英有限公司