[发明专利]一种纳米Fe3O4/聚苯乙烯-马来酸酐磁性杂化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性杂化材料及其制备方法，特别是纳米Fe₃O₄/聚苯乙烯-马来酸酐磁性杂化材料及其制备方法。

背景技术

通过共聚和表面改性等手段使磁性材料表面含有各种功能基团(如-COOH、-NH₂、-OH、-SO₃H及-CH₃等)，从而使其具有活性，可以与酶、蛋白质、核酸、抗体、抗原和细胞等生物活性物质结合在一起，因此这种微球被广泛应用于生物化学和生物医学等领域；又因为这种材料具有磁性，在磁场作用下可以作为一种特殊的分离或定位载体，所以在细胞分离、固定化酶、免疫诊断、靶向药物、磁屏蔽材料以及作为催化剂的载体等方面都有非常重要的作用.

文献“安丽娟，李兆强，王燕萍，杨柏，表面引发原子转移自由基聚合方法合成Fe₃O₄/PMMA复合纳米微粒。高等学校化学学报2006，27(7)：1372～1375”公开了采用表面引发原子转移自由基聚合方法合成了核壳结构的磁性高分子纳米微粒，用聚合反应引发剂3-氯丙酸与油酸修饰的Fe₃O₄纳米微粒表面的部分油酸置换，然后在Fe₃O₄纳米微粒表面引发甲基丙烯酸甲酯聚合。

文献“刘春丽，周福贵，韩兆让，崔琳琳，余娜，李玉，聚(苯乙烯-丙烯酸)磁性高分子微球的制备和表征，化学研究2007，18(4)：72-75”公开了一种利用双层表面活性剂改性的Fe₃O₄磁流体为种子，通过乳液聚合法制备了苯乙烯-丙烯酸包覆Fe₃O₄磁性微球。

上述文献报道的合成磁性材料，不管是接枝的还是物理包覆的，他们采用常规的自由基聚合方法，壳层聚合物分子量不易控制，而且高分子链和无机粒子间多为范德华力和氢键结合，相互作用力较弱，得到的微粒结合力差，粒径大，磁含量低。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于公开了一种纳米Fe₃O₄/聚苯乙烯-马来酸酐磁性杂化材料及其制备方法，利用本方法制备了聚合物分子量可控的Fe₃O₄磁性杂化材料。这种杂化材料中羧基含量高，且分子量可控，这种杂化材料在真空密封、润滑、磁记录、靶向药物和生物技术等方面有广泛应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来完成：

一种纳米Fe₃O₄/聚苯乙烯-马来酸磁性杂化材料的制备方法，包括下列步骤：

a.将一定比例的六水氯化铁和七水硫酸亚铁混合，置入到三口烧瓶，放入磁子，在油浴锅上搅拌使其混合均匀，再往烧瓶中加入适量氨水，氮气保护，于20℃～35℃下，搅拌速率为600～3000转/分，反应30～60分钟后加热到70～90℃，反应4～8小时，冷却，用永久性磁铁进行分离，得到20纳米磁性Fe₃O₄；

b.将2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧化物(TEMPO)溶于四氯化碳中，加液溴，反应30～60分钟，过滤，用四氯化碳洗涤数次，直至洗液无色为止，40℃真空干燥24～48小时，得到2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧化物溴盐(Br-TEMPO)；

c.将步骤a中得到的Fe₃O₄颗粒溶于20mL二氯甲烷，再将40mL溶解了步骤b得到的Br-TEMPO溶液滴加进去，加三乙胺，在20～40℃下反应24～48小时，过滤，用二氯甲烷和去离子水洗涤4次，于室温真空干燥，得到2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧化物修饰的Fe₃O₄(Fe-O-TEMPO)；

d.将步骤c得到的物质加入到苯乙烯中，超声分散30分钟，再加入马来酸酐，加入N，N-二甲基甲酰胺，搅拌，在110～130℃反应0.5～8.0小时；

e.将步骤d得到的产物，用四氢呋喃溶解，在5000转/分钟的离心机离心；

f.在烧杯中加入无水乙醇来沉淀步骤e得到的上清液，过滤，在50℃真空干燥24小时；

g.步骤e得到的固体在50℃真空干燥，用四氢呋喃抽提48～72小时；