本发明专利技术涉及一种热塑性聚氨酯/多壁碳纳米管/钴锌铁氧体磁性纳米复合材料的制备方法，包括：(1)酸化处理多壁碳纳米管；(2)将酸化处理后的多壁碳纳米管分散到乙二醇溶液中，加入可溶性铁盐、锌盐、钴盐、聚乙二醇和无水乙酸钠，升温反应得到MWCNTs/Co0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米粉体；(3)在溶剂中加入上述MWCNTs/Co0.5Zn0.5Fe2O4磁性纳米粉体，超声分散后再加入热塑性聚氨酯，升温，待热塑性聚氨酯完全溶解后超声搅拌，最后将溶剂蒸发即得。本发明专利技术的制备方法周期短、能耗低、加工成型方便，适宜大规模生产；所制备的磁性纳米复合材料力学性能和耐热性有了较大提高，同时具有新的磁响应性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属热塑性聚氨酯(TPU)复合材料的制备领域，特别是涉及ー种热塑性聚氨酷TPU/多壁碳纳米管(MWCNTs)/钴锌铁氧体(Coa5Zna5Fe2O4)磁性纳米复合材料的制备方法。
技术介绍
碳纳米管(CNTs) 作为最具吸引カ的纳米材料之一，近年来已成为纳米科技研究的中心。CNTs因其特殊的物理结构，以及优异的力学性能、电学性能、热稳定性和非线性光学性能，是目前制备功能复合材料理想的填料。Co0.5Zn0.5Fe204是ー种具有尖晶石型结构的软磁铁氧体材料。Co0.5Zn0.5Fe204因其优异的化学稳定性、抗腐蚀性、磁晶各向异性、磁致伸缩和磁光性能，广泛应用于信息存储系统、医疗诊断、磁性药物释放、热疗(癌症治疗)、磁流体技术、硬盘记录媒体、静磁波装置、声表面波传感器等领域。为了将两者的优异性能很好地结合起来，近年来，许多学者都将研究重点放在了 CNTs和铁氧体复合材料的制备上。例如，Jiang等在Materials Science andEngineering B 166(2010) 132-134上报道了采用溶剂热法制备CoFe204/CNTs磁性纳米复合材料，该复合材料在室温下显示出超顺磁性，且饱和磁化强度达到29. 6emu/g。Liu等在Materials Letters63 (2009) 2526-2528上报道了采用原位高温水解法制备了单分散的M11Fe2O4 (MFe2O4, M = Fe, Co, Ni)纳米颗粒包覆 CNTs 的纳米复合材料。Fe304/CNTs、CoFe2O4/CNTs和NiFe204/CNTs的饱和磁化强度分别达到43. 5emu/g、29. 6emu/g和41. 7emu/g。铁氧体包覆CNTs复合材料因其优异的综合性能，具有许多的潜在应用，如临床诊断、电化学生物传感器、吸波材料、电-磁纳米装置、磁数据存储器和多相催化。到目前为止，尚未见采用MWCNTS/CO(l.5ZnQ.5Fe204磁性纳米颗粒改性TPU复合材料的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，该方法周期短、能耗低、加工成型方便，适宜大規模生产，该磁性纳米复合材料力学性能和耐热性有了较大提高，并具有新的磁响应性能。本专利技术的一种，包括(I)将浓度为15 20mol/L的强氧化性酸与多壁碳纳米管MWCNTs按质量比200 400 I混合，超声分散30 60min，然后升温至100 120°C，酸化处理18 30h，得到酸化处理后的MWCNTs ；(2)室温下，将上述酸化处理后的MWCNTs按质量比I : 180 I : 280超声分散到こニ醇溶液中，在加入可溶性铁盐、锌盐、钴盐，待完全溶解后加入聚こニ醇和无水こ酸钠，搅拌20 40min，完全溶解后，升温至180 220°C，反应9 12h，冷却至室温，用去离子水洗涤产物，再用磁铁收集产物，烘干得到MWCNTs/C0(l.5Zn0.5Fe204磁性纳米粉体；其中，铁盐、锌盐、钴盐配比要求为Zn2+和Co2+的摩尔比为I : 1，Zn2+和Co2+的之和与Fe3+的摩尔比为I : 2; (3)室温下，在溶剂中加入上述MWCNTs/Coq.5Zn0.5Fe204磁性纳米粉体，超声分散I 2h,随后再加入热塑性聚氨酷,升温至70 90°C,在搅拌速度为500 800r/min下搅拌3 6h,待热塑性聚氨酯完全溶解后在500 800r/min下超声搅拌I 2h,最后在80 110°C下将溶剂蒸发得到TPU/MWCNTS/CO(l.5Zna5Fe204磁性纳米复合材料。所述步骤(I)中的强氧化性酸为浓硝酸、浓硫酸中的一种或两者的混合溶液。所述步骤⑵中的铁盐、锌盐、钴盐为可溶性铁的氯化物FeCl3 6H20、钴的硝酸盐Co (NO3)2 6H20、锌的硝酸盐 Zn(NO3)2 6H20。所述步骤(2)中的无水こ酸钠与铁盐中Fe3+的摩尔比为8 I 12 : I。所述步骤⑵中的こニ醇溶液的浓度为98 99. 5wt%，加入聚こニ醇的量为こニ醇体积的1/50 1/25，分子量为200。所述步骤⑵中搅拌的速度为500 800转/分钟。所述步骤(2)中烘干时的温度为40 60°C，时间为15 24h。所述步骤(3)中的溶剂为N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)、N，N- ニ甲基こ酰胺(DMAC)、ニ甲基亚砜、甲苯、ニ甲苯、丙酮、环己酮、甲基异丁基酮、こ酸こ酷、こ酸丁酯或ニこニ醇こ醚，优先使用N，N- ニ甲基こ酰胺(DMAC)。所述步骤(3)中热塑性聚氨酯为聚醚型聚氨酯弾性体或聚酯型聚氨酯弾性体。所述步骤⑶中的MWCNTs/Co。.5Zn0.5Fe204磁性纳米颗粒占TPU的质量分数为0.I 60%，热塑性聚氨酯与溶剂的质量比为I : 10 I : 20。本专利技术中，因MWCNTS/Coa5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料的添加能够很好地改善TPU材料的力学性能和耐热性，并赋予材料新的磁响应性能；且TPU材料具有优异的生物相容性和抗凝血性，临床应用中无致畸变作用，无过敏反应。TPU/MWCNTs/C0(l.5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料在生物医学领域具有广泛的潜在应用。 本专利技术g在通过溶液共混法将MWCNTs/C0(l. 5Zn0.5Fe204磁性纳米颗粒添加到TPU材料中，以改善TPU材料的力学性能和耐热性，并赋予其新的磁响应性能。TPU的拉伸强度为23. 46MPa，经MWCNTs/Coa 5Zn0.5Fe204纳米颗粒改性后拉伸强度提高到30. 68MPa，增幅达30. 8%。当材料的热失重质量分数为30%吋，纯TPU的热分解温度为346. 90C，经MWCNTS/CO(l.5ZnQ.5Fe204纳米颗粒改性后热分解温度提高到406. 5°C，提高了 60°C。此外，TPU/MWCNTs/CoQ.5ZnQ.5Fe204纳米复合材料的饱和磁化强度高达30. 30emu/g。有益效果(I)本专利技术通过ー种简单便捷的方法制备了 TPU/MWCNTS/CO(l.5Zna5Fe204磁性纳米复合材料，周期短、能耗低、加工成型方便，适宜大規模生产；(2)本专利技术所制备的TPU/MWCNTs/Co。.5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料的力学性能和耐热性有了较大提高，并具有新的磁响应性能；(3)本专利技术不仅使MWCmVC0a5Zna5Fe2O4磁性纳米复合材料可用于TPU的增强增韧，赋予其良好的磁性能，而且可用于改善其它橡胶及塑料制品的力学性能、耐热性和磁性倉^:。附图说明图I. TPU/MWCNTs/Co0.5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料断面的场发射扫描电镜照片；图2. TPU/MWCNTs/Co0.5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料的拉伸强度；图3. TPU/MWCNTs/Co0.5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料的热失重曲线； 图4. TPU/MWCNTS/CO(l.5Zna5Fe204磁性纳米复合材料热失重质量分数为30%时的热分解温度； 图5.室温下TPU/MWCNTs/Co。. 5Zn0.5Fe204磁性纳米复合材料的磁滞回线图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李耀刚，陈莹，王新威，王宏志，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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