一种蓬松态磁性纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蓬松态磁性纳米纤维及其制备方法，其步骤为：（1）配制四氧化三铁纳米颗粒的N,N‑二甲基甲酰胺分散液；（2）将聚丙烯腈原丝加入到步骤（1）的分散液中，制得静电纺丝溶液；（3）采用底层为铝箔纸，中间夹层为15±0.1cmx15±0.1cmx1±0.1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿的三层结构的静电纺丝接收装置，对步骤（2）所得静电纺丝溶液纺丝，即得蓬松态磁性纳米纤维。本发明专利技术制备工艺简单、成本低廉、易控制，制备的蓬松态磁性纳米纤维孔隙率大并表现出铁磁性及良好的磁响应性。

【技术实现步骤摘要】
一种蓬松态磁性纳米纤维及其制备方法
本专利技术属于静电纺丝
，具体涉及一种蓬松态磁性纳米纤维及其制备方法
技术介绍
纳米材料是是纳米技术的核心与基础，也是材料领域非常重要的分支，磁性纳米材料作为一种新型的功能纳米材料，已显示出巨大的应用潜力，是近年来材料领域的研究热点之一。近些年，随着生物技术的飞速发展，磁性纳米材料因具有良好的生物相容和优异的热学性能，在细胞分离、免疫检测、磁性活体标记、磁共振成像、靶向药物、磁过热治疗癌症、免疫检测等领域展现出广阔的应用前景，磁性纳米材料与生物医学研究结合的领域已成为国际上最具活力的研究领域之一。静电纺丝技术因操作方法简单、适用性好等优势是生产纳米纤维重要方法之一，其制得的纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、直径分布均匀等优点。通过静电纺丝技术制备的由磁性纳米纤维兼具磁性纳米颗粒和有机高分子材料的特征。目前，国内外已有文献报道蓬松态纳米纤维的制备（JinL,WangT,FengZQ,etal.Fabricationandcharacterizationofanovelfluffypolypyrrolefibrousscaffolddesignedfor3Dcellculture[J].JournalofMaterialChemistry,2012,22(35):18321-18326；ChangSK,KimJW,JinHH,etal.Electrospunthree-dimensionalsilkfibroinnanofibrousscaffold[J].JournalofAppliedPolymerScience,2007,106(6):3922-3928；A.Thorvaldsson,H.Stenhamre,P.Gatenholm.ElectrospinningofHighlyPorousScaffoldsforCartilageRegeneration,Biomacromolecules,2008,9,1044–1049）。但这些方法的思路是采用多电极作为接收装置或选择表面张力较小的有机溶剂作为接收装置，这增加了实验的难度且选用有机溶剂可能带来挥发性、毒性等一系列问题，不利于蓬松态纳米纤维的开发与应用。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种蓬松态磁性纳米纤维的制备方法。所述方法操作简单、重复性好且制备的材料孔隙率大、磁性能好。本专利技术的一种蓬松态磁性纳米纤维及其制备方法，包括以下具体步骤：步骤（1）：四氧化三铁纳米颗粒分散液的制备将四氧化三铁纳米颗粒置于N,N二甲基甲酰胺溶液中，超声振荡处理一段时间，将曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡处理一段时间，得到四氧化三铁纳米颗粒分散液；步骤（2）：静电纺丝溶液的配制将聚丙烯腈原丝加入到步骤（1）的溶液中，搅拌加热，即得静电纺丝液；步骤（3）：蓬松态磁性纳米纤维的制备将步骤（2）溶液除去气泡，采用静电纺丝技术得到蓬松态磁性纳米纤维，其中，静电纺丝接收装置为三层结构，底层为铝箔纸，中间夹层为15cmx15cmx1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿。优选地，所述步骤（1）中，四氧化三铁纳米颗粒分散液的浓度为0.01~0.02g/mL。优选地，所述步骤（1）中，前后两次超声振荡处理时间均为30~45min。优选地，所述步骤（1）中，曲拉通与四氧化三铁的质量比为1:1。优选地，所述步骤（2）中，聚丙烯腈原丝占静电纺丝溶液质量分数的12.5%~15%。优选地，所述步骤（2）中，加热温度为40~60℃，搅拌速度为150~200rpm/min。优选地，所述步骤（3）中，纺丝参数：纺丝温度为23℃，湿度为40%，电压为15kV，推进速度为1.0~3.0ml/L，接收距离为10~15cm，针头为21号平口针。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）本专利技术所设计的接收装置巧妙合理，简单易于操作，减少了繁琐的实验过程，有效地制备蓬松态磁性纳米纤维。（2）本专利技术设计的接收装置中选用超纯水溶液，完全避免了当前制备蓬松态纳米纤维的主流方法中使用表面张力较小的有机溶剂，绿色环保、无危害。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得的蓬松态磁性纳米纤维的宏观照片图。图2为本专利技术实施例2所制得的蓬松态磁性纳米纤维的扫描电子显微镜图。图3为本专利技术实施例3所制得的蓬松态磁性纳米纤维的磁滞回线图。具体实施方式下面结合具体实施实例，进一步阐述本专利技术。实施例1（1）量取5mL的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.05g四氧化三铁纳米颗粒，将螺口玻璃瓶旋紧后用封口膜封口，超声振荡30分钟，称取0.05g曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡30分钟，得到四氧化三铁纳米颗粒分散液；（2）称取0.625g聚丙烯腈原丝加入到四氧化三铁纳米颗粒分散液中，在40℃、150r/min下磁力加热搅拌12小时，制得静电纺丝溶液；（3）将静电纺丝溶液静置除去溶液中的气泡，在搭建的电纺装置进行电纺，其中，接收装置为三层结构，底层为铝箔纸，中间夹层为15cmx15cmx1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿，电纺参数设置：纺丝温度为23℃，湿度为40%，电压为15kV，推进速度为1.0ml/L，接收距离为10cm，针头为21号平口针，即得蓬松态磁性纳米纤维，其宏观照片如图1所示。实施例2（1）量取5mL的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.2475g四氧化三铁纳米颗粒，将螺口玻璃瓶旋紧后用封口膜封口，超声振荡45分钟，称取0.2475g曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡45分钟，得到四氧化三铁纳米颗粒分散液；（2）称取0.75g聚丙烯腈原丝加入到四氧化三铁纳米颗粒分散液中，在60℃、200r/min下磁力加热搅拌12小时，制得静电纺丝溶液；（3）将静电纺丝溶液静置除去溶液中的气泡，在搭建的电纺装置进行电纺，其中，接收装置为三层结构，底层为铝箔纸，中间夹层为15cmx15cmx1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿，电纺参数设置：纺丝温度为23℃，湿度为40%，电压为15kV，推进速度为3.0ml/L，接收距离为15cm，针头为21号平口针，即得蓬松态磁性纳米纤维，其扫描电镜图如图2所示。实施例3（1）量取5mL的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.1625g四氧化三铁纳米颗粒，将螺口玻璃瓶旋紧后用封口膜封口，超声振荡35分钟，称取0.1625g曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡35分钟，得到四氧化三铁纳米颗粒分散液；（2）称取0.65g聚丙烯腈原丝加入到四氧化三铁纳米颗粒分散液中，55℃、180r/min下磁力加热搅拌12小时，制得静电纺丝溶液；（3）将静电纺丝溶液静置除去溶液中的气泡，在搭建的电纺装置进行电纺，其中，接收装置为三层结构，底层为铝箔纸，中间夹层为15cmx15cmx1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿，电纺参数设置：纺丝温度为23℃，湿度为40%，电压为15kV，推进速度为2.0ml/L，接收距离为12cm，针头为21号平口针，即得蓬松态磁性纳米纤维，其磁滞回线如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓬松态磁性纳米纤维，其特征在于，由以下步骤制备：步骤（1）：四氧化三铁纳米颗粒分散液的制备将四氧化三铁纳米颗粒置于N, N二甲基甲酰胺溶液中，超声振荡处理一段时间，将曲拉通X‑100加入到溶液中，再次超声振荡处理一段时间，得到四氧化三铁纳米颗粒分散液；步骤（2）：静电纺丝溶液的配制将聚丙烯腈原丝加入到步骤（1）的溶液中，搅拌加热，即得静电纺丝液；步骤（3）：蓬松态磁性纳米纤维的制备将步骤（2）溶液除去气泡，采用静电纺丝技术得到蓬松态磁性纳米纤维，其中，静电纺丝接收装置为三层结构，底层为铝箔纸，中间夹层为15±0.1cmx15±0.1cmx1±0.1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿。

【技术特征摘要】
1.一种蓬松态磁性纳米纤维，其特征在于，由以下步骤制备：步骤（1）：四氧化三铁纳米颗粒分散液的制备将四氧化三铁纳米颗粒置于N,N二甲基甲酰胺溶液中，超声振荡处理一段时间，将曲拉通X-100加入到溶液中，再次超声振荡处理一段时间，得到四氧化三铁纳米颗粒分散液；步骤（2）：静电纺丝溶液的配制将聚丙烯腈原丝加入到步骤（1）的溶液中，搅拌加热，即得静电纺丝液；步骤（3）：蓬松态磁性纳米纤维的制备将步骤（2）溶液除去气泡，采用静电纺丝技术得到蓬松态磁性纳米纤维，其中，静电纺丝接收装置为三层结构，底层为铝箔纸，中间夹层为15±0.1cmx15±0.1cmx1±0.1cm钕铁硼永磁体，顶层为盛有超纯水的培养皿。2.如权利要求1所述的蓬松态磁性纳米纤维，其特征在于，步骤（1）中，四氧化三铁纳米颗粒分散液的浓度为0.01~0.02g/mL。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：冯章启，赵宾，国荣，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32