一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维及其制备方法，属于功能性杂化纤维技术领域，该聚合物/铁氧体杂化纤维按质量分数包括98

【技术实现步骤摘要】
一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能性杂化纤维
，尤其涉及一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]磁性纤维作为一种特殊功能纤维，近年来在医疗保健等民生领域和微波通信、电子对抗、航空航天等高端领域有着不可替代的应用。随着先进的纳米制备技术和纤维熔纺成型技术的发展，杂化型聚合物基磁性纤维逐渐成为磁性纤维的主流。目前，以涤纶、锦纶等化学纤维为基体的磁性纤维，因其操作简单、成本低、易规模化生产、产品相对于金属磁性纤维更易加工的优点，在民用医疗保健方面应用广泛。然而，当前的磁性纳米铁氧体填料面临着尺寸分布大、自聚集性强、与聚合物基体相容性差且易受电磁加热设备影响等诸多因素，导致磁性铁氧体在聚合物基体中分布不均、纤维可纺性差，所得磁性纤维品质不可控、不稳定，因此无法满足国防、军工、医疗及其他高端应用的需求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维及其制备方法。本专利技术提供的磁性可调纤维品质可控性强、技术独特、先进；同时具有操作简单、成本低、规模化生产可行性高的优点。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维，该聚合物/铁氧体杂化纤维按质量分数包括98
‑
99.9％的聚合物和0.1
‑
2.0％的铁氧体。
[0006]优选的，所述聚合物包括聚苯硫醚切片和/或聚醚醚酮切片。
[0007]优选的，所述铁氧体包括生物大分子矿化或修饰的三氧化二铁纳米粒子。
[0008]优选的，所述生物大分子矿化的三氧化二铁纳米粒子的制备方法包括：将生物大分子溶液与铁源前驱体溶液混合后，进行水热反应，反应结束后，去除上清液，将沉淀离心，离心后再取上清液进行干燥，即得生物大分子矿化的三氧化二铁纳米粒子。
[0009]优选的，所述生物大分子修饰的三氧化二铁纳米粒子的制备方法包括：将铁源前驱体溶液与二乙醇甲醚
‑
水混合溶剂混合后，进行水热反应，反应结束后，去除上清液，将沉淀离心，离心后将沉淀进行干燥，得到高浓度球形三氧化二铁纳米铁氧体；将上述得到的高浓度球形三氧化二铁纳米铁氧体与生物大分子溶液混合进行修饰，修饰完成后，去除上清液，将沉淀离心，离心后再取上清液进行干燥，即得生物大分子修饰的三氧化二铁纳米粒子。
[0010]优选的，所述生物大分子包括桑蚕丝蛋白、柞蚕丝蛋白、多肽、多糖或氨基酸中的至少一种；所述铁源包括三氯化铁、硫酸铁或硝酸铁中的至少一种。
[0011]优选的，所述水热反应的温度为130
‑
180℃，反应时间为3
‑
24h。
[0012]本专利技术还提供了上述聚合物/铁氧体杂化纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0013](1)将聚合物与铁氧体混合后进行造粒，得到杂化的聚合物；
[0014](2)将上述杂化的聚合物与纯的聚合物复配烘干后进行熔融纺丝，得到杂化纤维；
[0015](3)将上述杂化纤维进行连续或非连续的热处理，即得到磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维。
[0016]优选的，所述步骤(1)中造粒采用双螺杆挤出机造粒，其中，各个加热段的温度为第一段为280
‑
335℃，第二段为300
‑
355℃，第三段为300
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355℃，第四段为300
‑
355℃，第五段为300
‑
355℃；螺杆的转速80
‑
120r/min。
[0017]优选的，所述步骤(3)中热处理的温度为220
‑
300℃，处理时间为5
‑
24h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术的磁性可调高性能聚合物铁氧体杂化纤维，生物仿生三氧化二铁纳米填料的尺寸、形貌和孔隙结构均匀、可控；并且在生物分子修饰作用下，其与聚合物基体间具有优异的相容性，并实现其在聚合物基体中的均匀分散；此外，该三氧化二铁填料在后续的熔融纺丝过程中不易受电磁作用导致聚集，具有良好的可纺性；另外，杂化纤维熔融成型后，施加连续的后续热处理工艺，纤维内部的铁氧体晶型可以可控转变由三氧化二铁转变为磁性四氧化三体，有效控制磁性纤维的磁性特性，同时实现其工业规模化生产；总之，本专利技术制备的磁性纤维品质可控性强、技术独特、先进；同时具有操作简单、成本低、规模化生产可行性高的诸多优点。此外，在生物体内核磁成像、磁感应加热等与外加磁场配合使用的应用中，可以根据需求调整材料磁性，以匹配外加磁场参数，获得清晰的成像效果或适宜的最高加热温度等。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维，该聚合物/铁氧体杂化纤维按质量分数包括98
‑
99.9％的聚合物和0.1
‑
2.0％的铁氧体。
[0021]在本专利技术中，所述聚合物优选包括特种高性能纤维聚苯硫醚切片和/或聚醚醚酮切片。本专利技术对上述聚合物的来源没有特殊限定，采用常规市售的材料即可。在本专利技术中，所述聚合物/铁氧体杂化纤维中聚合物的质量分数优选为98
‑
99.9％，更优选为99％。
[0022]在本专利技术中，所述铁氧体优选包括生物大分子矿化或修饰的三氧化二铁纳米粒子。在本专利技术中，所述聚合物/铁氧体杂化纤维中铁氧体的质量分数优选为0.1
‑
2.0％，更优选为1.0％。
[0023]在本专利技术中，所述生物大分子矿化的三氧化二铁纳米粒子的制备方法优选包括：将生物大分子溶液与铁源前驱体溶液混合后，进行水热反应，反应结束后，去除上清液，将沉淀离心，离心后再取上清液进行干燥，即得生物大分子矿化的三氧化二铁纳米粒子。
[0024]在本专利技术中，所述生物大分子优选包括桑蚕丝蛋白、柞蚕丝蛋白、多肽、多糖或氨基酸中的至少一种，更优选为桑蚕丝蛋白；所述铁源优选包括三氯化铁、硫酸铁或硝酸铁中的至少一种，更优选为三氯化铁。
[0025]在本专利技术中，所述生物大分子的浓度优选为0.01wt％
‑
1.0wt％，更优选为0.1wt％
‑
0.5wt％。
[0026]在本专利技术中，所述铁源的浓度优选为0.01M
‑
0.2M，更优选为0.07M
‑
0.1M。
[0027]在本专利技术中，所述生物大分子溶液与铁源前驱体溶液混合的方式优选为将生物大
分子溶液逐滴加入搅拌中的铁源前驱体溶液中，搅拌至均匀透明后，再进行水热反应。
[0028]在本专利技术中，所述水热反应优选在水热反应釜中进行，所述水热反应的温度优选为130
‑
180℃，更优选为150℃；反应时间优选为3
‑
24h，更优选为12h。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性可调聚合物/铁氧体杂化纤维，该聚合物/铁氧体杂化纤维按质量分数包括98
‑
99.9％的聚合物和0.1
‑
2.0％的铁氧体。2.根据权利要求1所述的聚合物/铁氧体杂化纤维，其特征在于，所述聚合物包括聚苯硫醚切片和/或聚醚醚酮切片。3.根据权利要求1所述的聚合物/铁氧体杂化纤维，其特征在于，所述铁氧体包括生物大分子矿化或修饰的三氧化二铁纳米粒子。4.根据权利要求3所述的聚合物/铁氧体杂化纤维，其特征在于，所述生物大分子矿化的三氧化二铁纳米粒子的制备方法包括：将生物大分子溶液与铁源前驱体溶液混合后，进行水热反应，反应结束后，去除上清液，将沉淀离心，离心后再取上清液进行干燥，即得生物大分子矿化的三氧化二铁纳米粒子。5.根据权利要求3所述的聚合物/铁氧体杂化纤维，其特征在于，所述生物大分子修饰的三氧化二铁纳米粒子的制备方法包括：将铁源前驱体溶液与二乙醇甲醚
‑
水混合溶剂混合后，进行水热反应，反应结束后，去除上清液，将沉淀离心，离心后将沉淀进行干燥，得到高浓度球形三氧化二铁纳米铁氧体；将上述得到的高浓度球形三氧化二铁纳米铁氧体与生物大分子溶液混合进行修饰，修饰完成后，去除上清液，将沉淀离心，离心后再取上清液进行干燥，即得生物大分子修饰的三氧化二铁纳米粒子。6.根据权利要求4或5所述的聚合物/铁氧体杂化纤维，其特征在于，所述生物大分子包括桑蚕丝蛋白、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱美芳，陆腱，费翔，胡泽旭，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：