[发明专利]基于PET降解产物的磁性微纳米材料及其制法和应用

说明书

本发明涉及一种基于PET降解产物的磁性微纳米材料及其制法和应用，该磁性微纳米材料由丙烯酸缩水甘油酯改性的PET降解产物与四氧化三铁磁性纳米颗粒杂化后得到，其中，所述PET降解产物由包含下述组分的原料制备得到：PET树脂、醇解剂和催化剂。所述磁性微纳米材料的制备方法包括下述步骤：(1)将包含PET树脂、醇解剂和催化剂的原料混合后，反应得到PET未完全醇解产物；(2)用丙烯酸缩水甘油酯对PET未完全醇解产物进行改性；(3)将改性的PET降解产物与四氧化三铁磁性纳米颗粒杂化后得到所述磁性微纳米材料。本发明所得磁性微纳米材料磁性良好，在包装废弃物再生资源化和功能性微纳米材料制备领域具有重要应用。

技术领域

本发明属于包装废弃物再生资源化和功能性微纳米材料制备领 域，具体涉及一种基于PET降解产物的磁性微纳米材料及其制法和 应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)室温下具备优越的力学性能、抗 摩擦及磨损性能，此外其抗蠕变性能、刚性以及硬度等性能，它无毒 无味，具备良好的透明度，表面光泽度高，呈玻璃状外观，因此PET 被广泛应用在食品包装、薄膜、纤维、片基和电器绝缘材料等多个领 域。PET每年的生产量占全世界聚合物的工业产量的18％，仅仅低于 聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，位列世界第三。随着PET的使用量 增大，其回收处理问题也随之而来，它所带来的环境污染等问题或者 远远大于它所带来的收益。所以，对于包装行业的PET瓶的回收再处理问题也日益严重。废弃PET瓶是包装废弃聚合物之一，是环境 污染的一大公害，若想变害为利，既解决环境问题又促进包装工业的 发展，只有加快包装废弃聚合物回收利用的步伐，研究新的回收再利 用方法。

磁性纳米粒子因为兼具磁性材料和纳米材料的特性优势，如超顺 磁性、磁共振性、亲水/亲油性等，在磁共振医学、雷达技术、信息 存储、柔性电子、污水处理等领域备受瞩目。因此，纳米磁性颗粒及 其衍生物的制备技术成为磁性纳米材料发展中的关键。其中，立方倒 尖晶石型四氧化三铁(Fe₃O₄)材料因特有的磁学特性而成为纳米磁 性颗粒家族中的重要成员。本发明拟通过以废弃PET降解产物为基 体，在其表面包裹对Fe₃O₄纳米颗粒，形成磁性良好的纳米颗粒。制 备出一种的多功能复合微纳米磁性材料。

发明内容

本发明的目的是，解决因日益严重的废弃包装聚合物——PET瓶 所带来的环境污染问题，同时提供一种新型的磁性微纳米材料，将废 弃PET瓶通过化学法重新再利用得到降解产物，然后将其与磁性纳 米颗粒复合，制备新型的磁性微纳米材料；同时提供一种工艺简单， 环境友好的废弃包装聚合物的回收再利用方法和磁性微纳米材料的 制备方法。

本发明以废弃PET降解产物作为基材，将其与具备磁性的微纳 米四氧化三铁颗粒通过原位水热合成方法制备出新型的磁性微纳米 材料。

本发明的反应机理为：

其中mn，二元醇将废弃PET降解成为低聚物，呈现固体状。 上述反应的产物与氯化铁、醋酸钠、乙二胺混合，氯化铁在醋酸钠和 乙二胺的氧化还原作用下，产生四氧化三铁，然后四氧化三铁颗粒通 过分子间作用力，与该产物杂化。生成微纳米磁性复合材料。

本发明所用术语PET树脂指的是聚对苯二甲酸乙二醇酯，均重 分子量为30000～300000，本发明所述PET树脂包括PET树脂和PET 树脂制品，例如PET塑料或PET纤维。

本发明中，如果PET树脂被完全醇解，会完全变成液体。本发 明需要控制反应过程，在PET树脂与醇反应至未完全变为液体时及 时取出中间产物，作为后续改性的材料。

具体来说，本发明为了解决上述技术问题，提供了如下技术方案：