专利名称：纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料的制备方法，特别涉及本体法合成纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料的制备方法。
背景技术：
众所周知，聚苯乙烯是一种应用范围广的通用塑料之一，具有价格低廉、易成型加工、吸湿性低等优点，但聚苯乙烯为一种高分子材料，无磁性，如将其应用于电子电器、仪表、微波装置等领域，不能起到屏蔽电磁波和吸收微波的作用，因此使其的应用范围受到了局限。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料及其制备方法，以克服聚苯乙烯的上述局限，满足电子电器、仪表、微波装置等领域的需要。
本发明是技术构思是这样的纳米四氧化三铁是一种简单的尖晶石型的亚铁磁性的铁氧体，易于制备，具有超顺磁性，发明人认为，如果将纳米四氧化三铁和聚苯乙烯的性能结合在一起，制备一种具有一定超顺磁性、矫顽力低、磁滞损耗小的磁性材料，不但可以赋予聚苯乙烯的磁性功能化，而且可以扩大聚苯乙烯的应用领域，提高聚苯乙烯的附加值。
本发明的纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料为一种组合物，其组分和重量百分比含量包括聚苯乙烯90～99％，四氧化三铁1～10wt％。
四氧化三铁粒径为20～180纳米。
本发明的纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料的制备方法包括如下步骤将纳米四氧化三铁粒子在表面活性剂的作用下，与苯乙烯单体一起球磨，使纳米四氧化三铁粒子分散到苯乙烯单体中，然后用引发剂引发进行本体聚合反应，制得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料，反应温度为60～75℃，反应时间为3～5小时；表面活性剂的加入量为四氧化三铁粒子总重量的5～30％所述的表面活性剂包括油酸、油酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠等中的一种或一种以上，优选的表面活性剂为油酸或油酸钠。
所述的碱性溶液指的是氨水、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等。
最优选的碱性溶液为氨水或氢氧化钠水溶液。
所述的引发剂指的是过氧化苯甲酰、过氧化二(2-甲基苯甲酰)、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈等中的一种，优选的引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈，其加入量为单体量的0.1～1wt％；所说的纳米四氧化三铁可采用常规的方法进行制备，如可采用关成信，安玉玲，超顺磁四氧化三铁微粒的制备及应用。磁性材料及器件，1992，23(3)23-25文献公开的方法。
采用振动样品磁强计检测，其矫顽力≤20Oe；本发明的制备方法简单易行，只需在苯乙烯单体中均匀地混合入纳米四氧化三铁，经常规本体聚合反应，即可合成得到纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料。
图1为纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料磁滞回线。
图2为实施例2的纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料磁滞回线。
图3为实施例3的纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料磁滞回线。
具体实施例方式
实施例1用氯化铁、氯化亚铁、氨水分别配制1mol/L、2mol/L、0.9mol/L的水溶液；按Fe3+∶Fe2+＝2∶1(摩尔比)将氯化铁溶液、氯化亚铁溶液混合，在55℃的条件下高速搅拌，分两次加入0.9mol/L的氨水，当溶液变为红褐色时加入四氧化三铁重量20％的油酸，最终控制溶液的pH值在10，从溶液中收集纳米四氧化三铁粒子，粒径为10nm左右；然后将反应得到的黑色纳米四氧化三铁粒子用去离子水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤多次，洗涤后的四氧化三铁放入70℃的真空烘箱中干燥。
将干燥后的纳米四氧化三铁与苯乙烯单体放入球磨机上在油酸的作用下进行球磨36小时，得纳米四氧化三铁/苯乙烯分散体系，纳米四氧化三铁含量为0.6421wt％。然后加入苯乙烯单体重量0.5％的过氧化苯甲酰，反应4小时，反应温度为75℃，进行本体聚合得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料，其中，四氧化三铁粒径为20～180纳米，矫顽力为15Oe，比饱和磁化强度为32.84emu/g。磁滞回线见图1。
实施例2用氯化铁、氯化亚铁、氢氧化钠分别配制1mol/L、2mol/L、0.9mol/L的水溶液；按Fe3+∶Fe2+＝2∶1(摩尔比)将氯化铁溶液、氯化亚铁溶液混合，在60℃的条件下高速搅拌，分两次加入0.9mol/L的氢氧化钠溶液，当溶液变为红褐色时加入四氧化三铁重量20％的油酸，最终控制溶液的pH值在12，得纳米四氧化三铁粒子，粒径为10nm左右。然后将反应得到的黑色纳米四氧化三铁粒子用去离子水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤多次，洗涤后的四氧化三铁放入70℃的真空烘箱中干燥。
将干燥后的纳米四氧化三铁与苯乙烯单体放入球磨机上在表面活性剂油酸的作用下进行球磨36小时得纳米四氧化三铁/苯乙烯分散体系，纳米四氧化三铁含量为1.591wt％。然后加入苯乙烯单体重量0.5％的过氧化苯甲酰为引发剂进行本体聚合，反应4小时，反应温度为75℃，得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料，其中，四氧化三铁粒径为20～180纳米，矫顽力为10Oe，比饱和磁化强度为36.73emu/g，磁滞回线见图2。
实施例3用氯化铁、氯化亚铁、氨水分别配制1mol/L、2mol/L、0.9mol/L的水溶液；按Fe3+∶Fe2+＝2∶1(摩尔比)将氯化铁溶液、氯化亚铁溶液混合，在50℃的条件下高速搅拌，分两次加入0.9mol/L的氨水，当溶液变为红褐色时加入四氧化三铁重量20％的油酸，最终控制溶液的pH值在8，得纳米四氧化三铁粒子10nm。然后将反应得到的黑色纳米四氧化三铁粒子用去离子水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤多次，洗涤后的四氧化三铁放入70℃的真空烘箱中干燥。
将干燥后的纳米四氧化三铁与苯乙烯单体放入球磨机上在表面活性剂油酸的作用下进行球磨36小时得纳米四氧化三铁/苯乙烯分散体系，纳米四氧化三铁含量为5.991wt％。然后加入苯乙烯单体重量0.5％的过氧化苯甲酰为引发剂，反应4小时，反应温度为75℃，进行本体聚合得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料，其中，四氧化三铁粒径为20～180纳米，矫顽力为10Oe，比饱和磁化强度为46.56emu/g。磁滞回线见图3。
权利要求
1.一种纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料，其特征在于，组分和重量百分比含量包括聚苯乙烯90～99％，四氧化三铁1～10wt％。
2.根据权利要求1所述的纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料，其特征在于，四氧化三铁粒径为20～180纳米。
3.根据权利要求1或2所述的纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料的制备方法，特征在于包括如下步骤将纳米四氧化三铁粒子在表面活性剂的作用下，与苯乙烯单体一起球磨，然后用引发剂引发进行本体聚合反应，制得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂包括油酸、油酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或一种以上。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的引发剂包括过氧化苯甲酰、过氧化二(2-甲基苯甲酰)、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种。
全文摘要
一种纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料的制备方法，包括如下步骤将三价铁盐和二价铁盐的水溶液混合，然后向混合物中加入含有表面活性剂的碱溶液进行反应得纳米四氧化三铁粒子，再将反应所得的纳米四氧化三铁粒子球磨分散到苯乙烯单体中进行本体聚合反应制得纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料。本发明的制备方法简单易行，只需在苯乙烯单体中均匀地混合入纳米四氧化三铁，经常规本体聚合反应，即可合成得到纳米四氧化三铁/聚苯乙烯磁性复合材料。
文档编号H01K9/00GK1493608SQ0315072
公开日2004年5月5日 申请日期2003年9月2日 优先权日2003年9月2日
发明者陈建定, 姜振玉, 翁盛光, 曹宏明, 马新胜 申请人:华东理工大学, 上海华明高技术(集团)有限公司