[發明專利]一種磁性納米復合粒子及其磁性纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201210512791.7
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102978728A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 秦宗益;劉彥男;梁浜雷;程淼;曾凡鑫;陳龍
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F1/10
• 分類號: D01F1/10
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于磁性材料的制備領域，特別涉及一種磁性納米復合粒子及其磁性纖維的制備方法。

背景技術

外界磁場的變化都會影響人體的生理機能，這種變化通過神經，體液系統發生電荷、電位、分子結構、生化和生理功能的改變，從而調整人體的生理功能。基于這種原理，人們發明了用磁性功能纖維織造出的保健產品來達到調整人體機能和提高抗病能力的效果，從而起到醫療保健作用。紡織用磁性纖維是一種功能復合纖維材料，具有抗炎，消腫，降壓，改善血液粘滯度及微循環等醫療保健作用。而隨著人們生活水平的提高，人們對保健產品的需求量也越來越大，這為磁性纖維提供了廣闊的市場前景。同時，用磁性纖維制成的服裝對電磁波也具有很好的屏蔽作用，在民用和軍用領域均有較好的應用前景。相比普通的磁性材料，磁性纖維又具有前者不具備的優異特性，諸如柔軟，彈性，可紡性好，可被編織為各種形貌的制品，從而可以滿足人們對磁性材料更高的需求。

磁性纖維（包括紡織纖維和非紡織纖維）的制備大致有兩種途徑：一是通過直接成形制備，二是通過基體纖維的化學、物理改性制備。纖維和織物是在合成纖維的紡絲過程中將永磁微粒材料均勻地植入纖維內部并與纖維有機的結合在一起，因而該產品耐洗滌、耐摩擦，屬于永久型磁療產品。這是一般采用涂層，粘貼磁片等方法制得的磁療產品所無法比擬的，從根本上解決了磁療產品難洗滌的問題。大多數磁性有機纖維都采用共混紡絲法來制備，通常將粒徑小于1微米的磁性物質微?；烊氤衫w聚合物的熔體或紡絲原液中，經熔紡或濕紡制成磁性纖維（CN1526873A，CN100543199C，CN102296375A，CN101445969A，CN102102238A，CN10134873A，CN101168865A，CN102330176A，CN100355953C，CN1279228C，CN1584142A，CN1078634C）。所得磁性纖維的強度主要取決于加入的磁性微粒的量和粒徑，但當混入的磁粉含量較高時，磁性纖維的強度就會大大減小，過多的磁性粒子也很容易發生團聚，嚴重影響纖維的可紡性。此外為保證磁性納米顆粒的物理化學性質的均一性，就要求粒徑小，同時具備良好的單分散性。在追求高的比飽和磁化強度的同時，還希望其具有低的剩余磁化強度，從而避免磁性納米顆粒在儲存過程中的磁性團聚，剩余磁化強度為零的超順磁納米材料可以完全消除使用過程中的磁性團聚，為理想的納米材料。

為了獲得超順磁的納米尺度的磁性粒子并保證其良好的分散性，人們常常將其與高分子復合制成磁性高分子微球。通常磁性高分子微球是在高分子成球過程中，加入納米磁性材料，使其形成包埋結構的磁性微球。如張俐娜等以纖維素為基材，以鐵鈷鎳類超順磁性的無機物粒子為磁流體，以堿／尿素或硫脲的水溶液為溶劑，采用直接包埋法制備磁性纖維素溶液，然后用常溫溶膠凝膠轉相法制備了粒徑為1～600μm的磁性纖維素微球（CN101058942A）。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種磁性納米復合粒子及其磁性纖維的制備方法，該方法將磁性納米粒子牢固地錨定到羧基化的納米纖維素上，在提高磁性粒子的負載量同時，又能保證納米尺寸磁性粒子的均一分散；無需大量添加磁性粒子，就可以使纖維表現出較高順磁響應，并保留了纖維良好的力學性能；所制備的磁性纖維手感好，可耐水洗，功能持久，適于紡織與服裝用。

本發明的一種磁性納米復合粒子及其磁性纖維的制備方法，包括：

（1）先將纖維素原料在堿溶液中浸泡30～60min，水洗后再置于過硫酸鹽溶液中，在70～90℃下水解0.5～12h后，得到羧基化纖維素納米晶；纖維素原料與堿溶液的質量摩爾比為：1g：0.02-0.15mol；纖維素原料與過硫酸鹽的質量比為1:10～100；

（2）將上述纖維素納米晶分散到水中，固含量為10～100g/L；在惰性氣氛中，依次加三價鐵鹽和二價鐵鹽，在攪拌下加入堿性溶液，10～80℃下反應0.5～3h后，用磁鐵分離，經乙醇、水洗，干燥，得到磁性納米復合粒子；三價鐵鹽、二價鐵鹽與堿的摩爾比為2:1:1～3；

（3）將上述磁性納米復合粒子與載體樹脂混合制成母粒，再混入原料樹脂，熔融紡絲得到磁性纖維；磁性納米復合粒子與樹脂的質量比為1:6～20。

所述步驟（1）中的纖維素原料為棉、麻、竹、細菌纖維素或微晶纖維素；堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀；堿溶液的濃度為1～5mol/L。

所述步驟（1）中的過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀。

所述步驟（1）中的鹽水溶液的濃度為2～4mol/L。