一种磁性聚合物复合微粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磁性聚合物复合微粒及其制备方法和应用，涉及复合材料技术领域，其技术方案要点是，提供一种磁性聚合物复合微粒的制备方法，与现有技术不同的是，该方法具有环境友好、生产工艺简单、一锅法即可制备的优点；本发明专利技术还提供一种磁性聚合物复合微粒，该磁性聚合物复合微粒的粒径为50μm～250μm，由多个直径1

【技术实现步骤摘要】
一种磁性聚合物复合微粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，更具体地说，它涉及一种磁性聚合物复合微粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]磁性聚合物复合材料，是将有机高分子材料与无机磁性物质通过物理或化学方法进行复合，得到兼具高分子材料的性能和磁性性能的新型材料。磁性聚合物微粒是磁性聚合物复合材料的一种，具有很大的应用潜力，近年来受到国内外学者的广泛关注与研究。
[0003]对现有技术的文献检索发现，公告号为CN 104059204B的专利文件，公开了一种表面阳离子磁性聚合物微球，通过先将磁性金属氧化物纳米粒子包埋入微米级交联型聚苯乙烯微球中，制得单分散的微米级磁性聚合物微球，然后在引发剂、表面活性剂的存在下，使氨基功能化单体在磁性微球表面共聚制得。该方法先分散了磁性金属氧化物，由于磁性金属氧化物纳米粒子具有易聚集的特点，在水中分散的浓度不高。
[0004]文献资料《大粒径、多孔磁性复合微球的制备、表征及脱硫菌的固定化研究》中，通过采用分散聚合法，先是制备了水基磁流体，经过分离纯化后，再添加致孔剂，制备得到多孔磁性聚合物微球，其球形度高，但该方法制备工艺复杂。
[0005]公告号为CN 108467461B的专利文件，通过一步种子溶胀聚合制备得到更大尺寸的单分散多孔聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球；加入二价和三价铁搅拌后升高体系温度，加入过量浓氨水，通过铁盐沉积
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碱性共沉淀法原位制备得到单分散超顺磁性微球；通过蒸馏沉淀聚合对该磁性微球进行表面羧酸修饰。该磁性聚合物复合微球的制备方法，虽然不需要先制备磁性纳米粒子，但是通过这种铁盐沉积
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碱性共沉淀法得到的磁性微球的磁性粒子附着在表面，长期使用磁性会降低。
[0006]目前报道的磁性聚合物复合材料的上述文献都是对于磁性复合微球的研究，且工艺流程一般为首先制备四氧化三铁，再制备磁流体，最后制备磁性聚合物复合材料，制备步骤多且工艺复杂。
[0007]另外，固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选定的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。微生物固定化载体，作为微生物固定所需要的介质，载体本身不参与生物反应过程，但在污染物去污、过滤、沉淀、分离、吸附等物理化学过程中也起到重要的作用。土壤和天然矿物类型的固定化载体，来源广泛、成本低廉，但是土壤长期使用有效性会降低；天然矿物的品质、粒径、孔径差异较大，吸附效果也存在明显差异；工业副产物虽然实现了废物资源再利用的优势，但是该类载体通常机械强度不够，实际应用过程中更换频繁。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种磁性聚合物复合微粒的制备方法，与现有技术不同的是，其具有环境友好、生产工艺简单、一锅法即可制备的
优点；本专利技术的第二个目的在于提供一种磁性聚合物复合微粒，其不同于现有技术的球型或类球型，具有磁含量高的优点；本专利技术的第三个目的在于提供一种磁性聚合物复合微粒的应用，其具有使用寿命长的优点。
[0009]为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种磁性聚合物复合微粒的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将二价铁盐和三价铁盐加入到装有纯水的反应器中，所述二价铁盐与所述三价铁盐的摩尔比为1:1～1:2.5，45～65℃下机械搅拌至铁盐完全溶解，滴加5mol/L的氢氧化钠溶液至pH＝9，保温反应1～2h，得铁盐混合溶液；
[0011](2)向步骤(1)的所述的铁盐混合溶液中滴加油酸，所述油酸与所述二价铁盐的摩尔比为0.5:1～2:1，升温至65～80℃，保温30min～1h；
[0012](3)直接向步骤(2)所得体系中加入有机溶剂和表面活性剂，保温搅拌30min～1h后将引发剂加入到体系中，再向体系滴加单体和交联剂的混合溶液，所述单体和交联剂的混合溶液与步骤(1)中所述纯水的重量比为20:100～40:100，优选为25:100～35:100；滴加结束后，搅拌下保温1～4h；
[0013](4)将步骤(3)所得体系过滤得固体物，用75％乙醇洗涤固体物，真空干燥至恒重，即得磁性聚合物复合微粒。
[0014]通过采用上述技术方案，由于采用二价铁盐与三价铁盐的摩尔比为1:1～1:2.5，油酸与二价铁盐的摩尔比为0.5:1～2:1，单体和交联剂的混合溶液与纯水的重量比为20:100～40:100，优选为25:100～35:100，因此，制备过程中得到的四氧化三铁磁性粒子改性效果充分，与单体相容性适宜；避免了四氧化三铁磁性粒子改性不充分与单体相容性差，或油酸过量影响磁性聚合物复合微粒的结构；从而可一锅法生产，不需要中间产物的纯化，生产工艺简单，可直接得到磁性聚合物复合微粒。
[0015]进一步地，所述二价铁盐的摩尔浓度为0.3mol/L～0.5mol/L。
[0016]通过采用上述技术方案，由于二价铁盐的摩尔浓度为0.3mol/L～0.5mol/L，进而可限定三价铁盐的摩尔浓度，进而有利于控制体系的总体积，从而有利于控制反应过程。
[0017]进一步地，步骤(2)中，所述有机溶剂与步骤(1)中所述纯水的体积比为1:1；所述表面活性剂与步骤(1)中所述纯水的重量比为5:100～10:100；所述引发剂与步骤(1)中所述纯水的重量比为2:100～3:100。
[0018]进一步地，所述二价铁盐可以为氯化亚铁及其水合物中的一种或多种，所述三价铁盐可以为氯化铁及其水合物中的一种或多种。
[0019]进一步地，所述表面活性剂可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂酸钠、油酸钠、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
[0020]进一步地，所述有机溶剂可以为乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种。
[0021]进一步地，所述引发剂可以为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异庚腈、过硫酸钾、过硫酸氨中的一种或多种。
[0022]进一步地，所述单体可以为苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种；所述交联剂优选为二乙烯基苯。
[0023]为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种磁性聚合物复合微粒，是根据上述制备方法制备得到的，所述磁性聚合物复合微粒是由粒径在1～10μm的小颗粒
聚集而成，所述磁性聚合物复合微粒的粒径为50μm～250μm，所述磁性聚合物复合微粒表面粗糙、形状不规则且具有大孔结构。
[0024]通过采用上述技术方案，磁性聚合物复合微粒不同于现有技术的棒状或球型结构，由于磁性聚合物复合微粒由多个粒径1～10μm的小颗粒聚集而成，其表面粗糙、形状不规则且具有大孔结构，因此该磁性聚合物复合微粒不同于球型或类球型磁性聚合物复合微粒光滑的表面，具有适宜的粗糙度，更有利于微米级的细菌吸附。
[0025]为实现上述第三个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种磁性聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性聚合物复合微粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将二价铁盐和三价铁盐加入到装有纯水的反应器中，所述二价铁盐与所述三价铁盐的摩尔比为1:1～1:2.5，45～65℃下机械搅拌至铁盐完全溶解，滴加5mol/L的氢氧化钠溶液至pH＝9，保温反应1～2h，得铁盐混合溶液；(2)向步骤(1)的所述的铁盐混合溶液中滴加油酸，所述油酸与所述二价铁盐的摩尔比为0.5:1～2:1，升温至65～80℃，保温30min～1h；(3)直接向步骤(2)所得体系中加入有机溶剂和表面活性剂，保温搅拌30min～1h后将引发剂加入到体系中，再向体系滴加单体和交联剂的混合溶液，所述单体和交联剂的混合溶液与步骤(1)中所述纯水的重量比为20:100～40:100，优选为25:100～35:100；滴加结束后，搅拌下保温1～4h；(4)将步骤(3)所得体系过滤得固体物，用75％乙醇洗涤固体物，真空干燥至恒重，即得磁性聚合物复合微粒。2.根据权利要求1所述的一种磁性聚合物复合微粒的制备方法，其特征在于，所述二价铁盐的摩尔浓度为0.3mol/L～0.5mol/L。3.根据权利要求1所述的一种磁性聚合物复合微粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述有机溶剂与步骤(1)中所述纯水的体积比为1:1；所述表面活性剂与步骤(1)中所述纯水的重量比为5:100～10:100；所述引发剂与步骤(1)中所述纯水的重量比为2:100～3:100...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯权，陈颖，师晓爽，郭荣波，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：