磁性微球吸波剂
日期：2018-11-05 10:56
磁性微球包括磁性高分子微球、磁性无机无机复合微球、磁性金属合金微球。尤其以磁性高分子微球居多。磁性微球具有很多优良特性,如具有磁响应性,在外加磁场的作用下可以很方便地分离;具有电磁吸波性能,可有效避免电磁波的干扰(吸波材料-欧文新材料):粒径小,表面积大,表面特性多样,易于吸附,可以通过共聚、表面改性赋予其表面多种反应性功能基团(如一OH、一COOH、一CHO、一NH2、一SH等),进而可以结合各种功能物质,使物质同时具有多种功能因此,磁性微球在航空、航海、通信等领域有广阔的应用前景,特别在细胞分离、固定化酶、靶向药物、免疫测定磁共振成像的造影等生物医学领域有着广泛应用。
一.磁性微球的结构特征
磁性微球由磁性物质和高分子或无机材料复合面成。磁性物质包括Fe3O4、y-Fe2O3、CoFe2O4、BaFe2O19、Pt、Ni、Co等,其中Fe3O4使用最多;高分子材料包括合成高分子材料和天然高分子材料,无机材料SiO2使用较多。目前研究最多的磁性微球主要有共混式、核壳式、夹心式、空心式四种。
二.磁性高分子微球的品种与特点
磁性高分子微球,是将无机磁性粒子(Fe、Co、Ni及其氧化物等)与有机高分子结合形成的一种复合微球。制备高分子磁性微球的方法很多,主要根据磁性微球的结构来区分,有以下几种。
二.磁性高分子微球的品种与特点
磁性高分子微球,是将无机磁性粒子(Fe、Co、Ni及其氧化物等)与有机高分子结合形成的一种复合微球。制备高分子磁性微球的方法很多,主要根据磁性微球的结构来区分,有以下几种。
1、共混式磁性高分子微球
①用悬浮聚合法合成共混式磁性高分子微球,是通过将磁性粒子直接分散含有聚合物单体、稳定剂、引发剂等的混合体系中进行聚合反应制得。磁性物均匀地分布于复合微球中。②以聚苯乙烯和二氯甲烷为油相,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,采用溶剂挥发法制备了磁性聚苯乙烯微球。以聚苯乙烯溶解于二氯甲烷为油相,将Fe3O4粒子加入油相,超声分散,加入表面活性剂(SDBs),调节适当pH值。将混合溶液加入到水相,机械搅拌,水浴恒温,使油相溶剂完全挥发Fe3O4粒子被分散包覆于聚苯乙烯微球中。制得的微球平均粒径在20~60μm。采用溶剂挥发法制备磁性微球,微球的粒径与磁响应性能与制备微球的温度、搅拌速率、水溶液的pH值、磁粉的用量等操作参数有关。
2、核壳式磁性高分子微球
①共沉淀法是金属离子在碱性条件下与高分子共沉淀,一步反应生成磁性高分子微球的方法,即 2Fe3+ + Fe2+ 8OH- +Fe3O4 + 4H2O共沉淀法是早期制备磁性复合微球的方法,利用该法制备磁性复合微球的忧点是方法简单、易于操作,但是制得的复合微球的粒径分布较宽,粒径大小不易控制，且形状不规则，因此在应用时受到了很大的限制。②异相聚合法包括聚合、乳液聚合、悬液、悬浮液聚合三种,是将磁性粒子用表面改性剂、偶联剂、引发剂等处理后分散到含有聚合物单体的溶剂中进行聚合反应。通常以磁性粒子为活性中心进行单体聚合。③化学镀法是指不加外电流,经控制化学还原法进行的金属沉淀过程,有置换法、接触镀法和还原法三种。在颗粒表面包覆时,一般选用还原法,即在溶液中添加的还原剂被氧化后能提供电子,还原沉淀出金属来包覆颗粒。分别用化学镀法制备出了聚苯乙烯丙烯腈P( St-CO-AN)Ni磁性微球。核心粒径400m左右,壳层Ni的厚度10~15nm。主要制备过程:首先通过乳液聚合法制备聚苯乙烯丙烯腈P(Stco-AN)高分子微球,在P(Stco-AN)胶体中加入NiCl2溶液,搅拌加热得到被激活的P(Stco-AN)Pd共聚物,同时加入NiCl2酸性溶液,还原Pd2+得到P(Stco-AN)Ni复合微球。④超声制备的磁性微粒,超声波作用于溶液时,由于“空化”现象可以产生局部瞬间很高的温度与压力,可以使固体颗粒破碎而形成纳米粒子,同时其二级效应可有效地使两相体系乳化,为亲水表面引入憎水物质提供了可能。以纳米级的Fe3O4磁液作为磁核,在非水体系的纤维素(DMAC)/LiCl溶液中,利用超声波的二级乳化效应来分散体系,制备出了纳米尺度的核壳型磁性纤维素微球。S. Avivi也用超声的方法制备出了磁性蛋白质微球。制备高分子磁性微球还有一些其他的方法,如超声搅拌冷冻干燥法、乳化交联法、无乳聚合法、反相悬浮聚合法、化学键合-吸附法等,都能制得核壳型磁性高分子微球。⑤夹心式磁性高分子微球,逐层组装是指以胶粒为核心在其表面交替吸附沉淀多层不同电性的微粒。首先是把 PDADMAC的溶液加入到含SiO2微球的悬浮液中,搅拌、吸附使SO2的表面包裹一层 PDADMAC,通过离心、水洗、重分散除去过量的PDADMAC。然后把Fe3O4磁流体加入到制备好的被包覆的微球悬液中,FeO4在 PDADMAC表面沉淀,沉淀除去未沉淀的Fe3O4,再去吸附PDADMAC高分子层,如此往复,制得FeO与 PDADMAC交替出现的多层核壳结构的磁性微球。Frank caruso也用逐层组装法制备出了以聚苯乙烯为核的多层磁性高分子微球( PS- PDADMAC-Fe3O4)。逐层组装制备的高分子微球,粒度可控制,大小均匀,磁含量一致,但制备工艺过于复杂。
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