[發明專利]嵌入聚合物微米顆粒中的磁性納米顆粒

在審

• 申請號: 201980027219.1
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN112004864A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: D·巴賈吉;V·加里亞納拉曼
• 申請（專利權）人: 沙特基礎工業全球技術公司
• 主分類號: C08J3/215
• 分類號: C08J3/215;C04B24/28
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王永偉

所公開的多個方面涉及嵌入非磁性微米顆粒中的雜化納米顆粒。這些材料能夠用于使多種材料在方向上定向且向多種材料賦予有序結構。

技術領域

本公開涉及雜化納米顆粒，且更具體地說，涉及嵌入非磁性微米顆粒中的雜化納米顆粒，其能夠用于使多種材料在方向上定向且向多種材料賦予有序結構。

背景技術

注射成型的塑料零件能夠由填充樹脂制成，其中填料能夠具有高縱橫比(長度/直徑)，例如短或長玻璃纖維、短或長碳纖維、碳納米管等；或低縱橫比，例如TiO₂、ZnO球形顆粒、彩色顏料等。高縱橫比填料的定向主要取決于模具設計和模腔中的流場。因此，由填充樹脂制成的零件展現出各向異性的機械特性，例如由于填料的定向而隨裝載方向變化的機械特性，從而使零件在一個定向上變強而在另一個定向上變弱。相比之下，填充樹脂的壓縮成型導致填料無規定向，因此對零件的各向異性和最終機械特性的控制弱化。由填充樹脂制成的塑料零件的一些其它問題包括填料的分散性和分布性差，這也會導致材料特性呈各向異性。

發明內容

復合材料，例如連續碳纖維復合材料，具有高度結構化纖維定向，這有助于控制各向異性并且能夠用于建立堅固、堅硬和堅韌的零件。但是，高度結構化的復合材料難以制造。因此，需要用戶友好的方法來制造填充式塑料零件和復合材料。

本公開通過一種方式解決了這種需求，這種方式是控制兩種或更多種組分的摻混料中的一種或多種組分的定向，從而獲得了可定制復合材料的機械和物理特性的新穎方式。本公開尤其提供了一種簡單方式，其利用響應于磁場的聚合物顆粒和納米顆粒將有機與無機材料合并成復合材料。利用磁場能夠使所得微米顆粒在方向上定向，從而經由例如壓縮成型來建構復合材料。

在多個方面，提供了一種磁性顆粒，其具有嵌入至少一個聚合物材料微米顆粒中的多個無機或有機納米顆粒。

在多個方面，提供了一種制備顆粒的方法，所述顆粒具有嵌入至少一個聚合物材料微米顆粒中的多個無機或有機納米顆粒。納米顆粒可以是磁性無機納米顆粒或磁性有機納米顆粒。所述方法包括：使包括至少一種表面活性劑的水性組合物與溶解于有機溶劑中的至少一種聚合物材料的溶液接觸；使水性組合物和溶液乳化以形成包括至少一種聚合物材料和納米顆粒的有機微滴分散液。在所述方法中，使納米顆粒分散于水性組合物中或分散于有機溶劑中。

在多個方面，提供了一種能夠響應于磁場的顆粒，其具有約0.01％至約25％w/w(重量/重量％)的嵌入聚醚酰亞胺微米顆粒中的氧化鐵納米顆粒，其中每個氧化鐵納米顆粒具有約10納米(nm)至約5000nm的平均尺寸。

出乎意料地，當少量磁響應性納米顆粒部分或完全地嵌入聚合物微米顆粒中時，所得復合材料能夠通過磁場導向或定向。此類顆粒能夠附著或粘結到其它材料，例如陶瓷，并且在磁場中進一步定向，從而作為其結構單元的定向和形態被磁場控制的結果，建構具有定制的機械和物理特性的結構。

附圖說明

附圖大體示出了本公開的多個方面，這些方面是為了舉例，而非為了限制。

圖1是根據多個方面的嵌入聚合物微米顆粒中的氧化鐵納米顆粒的卡通圖像。

圖2是根據多個方面用于形成微米顆粒的乳化方法的示意圖。

圖3是根據多個方面涂有磁性聚合物顆粒的非磁性結構單元材料的卡通圖像。

圖4是根據多個方面的聚合物微米顆粒中包含氧化鐵納米顆粒的顆粒卡通圖，所述聚合物微米顆粒粘結到非磁性結構單元材料，從而利用磁場使所述非磁性結構單元材料定向。

圖5是嵌入聚合物微米顆粒中的氧化鐵(Fe₃O₄)納米顆粒的掃描電子顯微照片。