本发明涉及一种磁性纳米涂料的制备方法。
背景技术：
：磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因是关联于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。磁性纳米材料的应用可谓涉及到各个领域。在机械，电子，光学，磁学，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响。并有可能从根本上解决人类面临的许多问题。特别是能源，人类健康和环境保护等重大问题。下一世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性设计出顺应世纪的各种新型的材料和器件，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品。已出现可喜的苗头，具备了形成下一世纪经济新增长点的基础。磁性纳米材料将成为纳米材料科学领域一个大放异彩的明星，在新材料，能源，信息，生物医学等各个领域发挥举足轻重的作用。但是目前的磁性纳米涂料也有以下缺点，例如性能差，稳定性不强的特点。技术实现要素：本发明专利的目的在于提供一种磁性纳米涂料的制备方法，本发明采用如下技术方案：一种磁性纳米涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、纳米tio2粉体活性材料将纳米tio2粉体与聚氧化乙烯粉末按质量比为2-5:10-20置于球磨机中研磨混合1-12h，将混合物置于加热炉中升温至100-500℃条件下加热0.5-10h后自然冷却至常温得到纳米tio2粉体活性材料；步骤二、cofe2o4/tio2纳米复合材料的制备将纳米tio2粉体活性材料加入浓磷酸，控制ph值控制在3-5之间，磁力搅拌均匀，加入高锰酸钾和去离子水，持续磁力搅拌30-90min，采用离心机离心分离得到沉淀物，将沉淀物采用去离子水清洗3-6次后干燥得到固体粉末；将固体粉末、一缩二乙二醇，fecl3，和cocl2在氮气的保护下升温至150-200℃搅拌30-200min得到cofe2o4/tio2纳米复合材料；步骤三、涂料的制备将丙烯酸十八烷基酯，聚苯乙烯乳液、步骤二制备的cofe2o4/tio2纳米复合材料和酸酐以质量比为4-7:3-10:1-3:1-10混合均匀既得到磁性纳米涂料。步骤一中所述tio2粉体与聚氧化乙烯粉末的质量比为3:15。步骤二中所述tio2粉体活性材料，高锰酸钾，去离子水，一缩二乙二醇，fecl3和cocl2的质量比为3-6:2-4:20-40:10-15:2-4:1-3。步骤一中所述纳米tio2粒子的粒径为1-20nm。步骤三中将丙烯酸十八烷基酯，聚苯乙烯乳液、步骤二制备的cofe2o4/tio2纳米复合材料和酸酐以质量比为5:7:1.5:2混合均匀既得到磁性纳米涂料。有益效果：1、本发明的制备方法具有工艺简单方便、无污染、环境友好、涂膜质量高、投入产出比高、成本低廉和应用前景广泛等优点；2、该涂料强度大，抗腐蚀性能好。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。一种磁性纳米涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、纳米tio2粉体活性材料将纳米tio2粉体与聚氧化乙烯粉末按质量比为2-5:10-20置于球磨机中研磨混合1-12h，将混合物置于加热炉中升温至100-500℃条件下加热0.5-10h后自然冷却至常温得到纳米tio2粉体活性材料；该活性材料为表面包覆纳米碳的tio2粉体活性材料。步骤二、cofe2o4/tio2纳米复合材料的制备将纳米tio2粉体活性材料加入浓磷酸，控制ph值控制在3-5之间，磁力搅拌均匀，加入高锰酸钾和去离子水，持续磁力搅拌30-90min，采用离心机离心分离得到沉淀物，将沉淀物采用去离子水清洗3-6次后干燥得到固体粉末；将固体粉末、一缩二乙二醇，fecl3，和cocl2在氮气的保护下升温至150-200℃搅拌30-200min得到cofe2o4/tio2纳米复合材料；步骤三、涂料的制备将丙烯酸十八烷基酯，聚苯乙烯乳液、步骤二制备的cofe2o4/tio2纳米复合材料和酸酐以质量比为4-7:3-10:1-3:1-10混合均匀既得到磁性纳米涂料。步骤一中所述tio2粉体与聚氧化乙烯粉末的质量比为3:15。步骤二中所述tio2粉体活性材料，高锰酸钾，去离子水，一缩二乙二醇，fecl3和cocl2的质量比为3-6:2-4:20-40:10-15:2-4:1-3。步骤一中所述纳米tio2粒子的粒径为1-20nm。步骤三中将丙烯酸十八烷基酯，聚苯乙烯乳液、步骤二制备的cofe2o4/tio2纳米复合材料和酸酐以质量比为5:7:1.5:2混合均匀既得到磁性纳米涂料。(一)本发明中所述的聚苯乙烯乳液采用如下方法制备：a、苯乙烯乳液的制备将苯乙烯和过硫酸铵放在装有40-55℃水的容器中，搅拌20-60min，通入氮气，搅拌的同时加入偶氮二异丁脒盐酸盐和碳酸氢铵，保持40-55℃搅拌30-60min，升温至60～90℃，反应3-15h得到，苯乙烯乳液；所述苯乙烯，过硫酸铵，偶氮二异丁脒盐酸盐和碳酸氢铵的质量比为10-20:2-6:1-3:3-7；b、环糊精衍生物的制备(1)β-环糊精的预处理：在容器中加入蒸馏水，加热至90-100℃，取β-环糊精在搅拌下置于已经加热的蒸馏水中溶解，保持温度控制在90-95℃进行抽滤，将滤液置于-5-5℃的温度下10-20h，使得结晶物析出，将析出的结晶物放在80℃真空干燥箱中6小时烘干得结晶β-环糊精；所述蒸馏水和β-环糊精的质量比为100-200:20-30；(2)环糊精衍生物的制备将步骤(1)经过预处理的β-环糊精置于无水吡啶中，在-5-0℃的冰水浴中搅拌15-60min制得混合液，将naoh和去离子水加入混合液中制得ph值为9-11的液体，升温至25-30℃在该液体中添加丁内酯，反应15-30min，再次降温至-5-0℃，加入1，2-环氧丁烷保持温度反应3-6h，加入乙睛溶液持续反应10-15h，反应完毕后，采用盐酸将ph值调整至中性，采用减压旋蒸除去水和吡啶，将固体颗粒置于二甲基甲酰胺中搅拌均匀，采用丙酮沉淀得到固体产物，将该产物在70-90℃下真空干燥3-6h得到固体颗粒，即为环糊精衍生物；所述预处理的β-环糊精，无水吡啶，丁内酯，1，2-环氧丁烷，乙睛的质量比为10-20:30-60:2-5:3-6:1-3；c、聚苯乙烯乳液的制备将步骤a制备的苯乙烯乳液、步骤b制备的环糊精衍生物和去离子水混合搅拌均匀，加入正丁醇和n,n-二甲基乙酰胺，通入氮气升温至50℃，反应3-6小时，停止加热并在搅拌下冷却到室温，得到聚苯乙烯乳液；所述苯乙烯乳液，环糊精衍生物，去离子水，正丁醇和n,n-二甲基乙酰胺的质量比为5-10:1-3:30-60:2-4:3-5；(二)研究发现1、本发明中所制备的环糊精衍生物为2-o-(2-羟基丁基)-环糊精，产率可以达到12-16％，远超过市面上6-9％的产率，这是由于本发明中首先将预处理的β-环糊精置于无水吡啶中，在-5-0℃的冰水浴温度下混合，通过升温后添加丁内酯，再次降温至-5-0℃的冰水浴下1，2-环氧丁烷，研究发现，通过这种温度的变化添加不同材料，可以有效的提升预处理的β-环糊精的反应活性，从而提升环糊精衍生物的产率近一倍；2、另外研究发现，采用预处理的β-环糊精相较于直接采用β-环糊精生产环糊精衍生物，其产率能够提升1-2％；3、经过研究发现，通过添加环糊精衍生物使得聚苯乙烯乳液存放稳定性提升，以未加入环糊精作为对比实施例1、加入β-环糊精作为对比实施例2，与本发明加入环糊精衍生物进行比对，具体参见表1。表1对比实施例1对比实施例2加入环糊精衍生物存放1周乳液明显分层无变化无变化存放1个月乳液分层、絮凝严重无变化无变化存放2-3个月乳液分层、絮凝严重无明显分层无变化存放4-6个月乳液分层、絮凝严重乳液分层、絮凝严重无变化4、通过研究发现，加入环糊精衍生物可有效提升聚苯乙烯乳液的反应时间；以苯乙烯乳液，环糊精衍生物，去离子水，正丁醇和n,n-二甲基乙酰胺的质量比为6:1.5:50:3:3.5为例测试苯乙烯的转化率见表2。表2对比实施例1对比实施例2加入环糊精衍生物反应3h30％76％92％反应5h65％小于95％98％以上反应6h65％小于95％98％以上5、本发明的一个重大发现，采用了tio2粉体作为内核的核壳磁性结构是首创，首先在tio2粉体表面包覆纳米碳的得到表面包覆纳米碳tio2粉体活性材料，通过对表面的改性再进一步得到得到cofe2o4/tio2纳米复合材料的制备，这种步骤为本发明首创，通过首先表面包覆纳米碳这个中间步骤使得该核壳结构结合的更加紧密，通过加入本发明采用的聚苯乙烯乳液两相之间的键结合更加紧密，能够有效增强涂料性能，远超过市面上采用羟基表面改性或者其他表面改性的涂料，具体参见表3。表36、本发明中未采用石墨粉，二是采用tio2粉体活性材料制备cofe2o4/tio2纳米复合材料，使得核壳都具有磁性材料，壳的厚度在5-10nm，相较于市面的采用石墨粉作为内核的磁性材料，该材料具有强软磁性和高的复介电常数，在2ghz时复介电常数实数为170-190。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。当前第1页12