[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属热塑性聚氨酯(TPU)复合材料的制备领域，特别是涉及一种热塑性聚氨酯TPU/多壁碳纳米管(MWCNTs)/钴锌铁氧体(Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄)磁性纳米复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管(CNTs)作为最具吸引力的纳米材料之一，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。

Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄是一种具有尖晶石型结构的软磁铁氧体材料。Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄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 and Engineering B 166(2010)132-134】上报道了采用溶剂热法制备CoFe₂O₄/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M^IIFe₂O₄(MFe₂O₄，M＝Fe，Co，Ni)纳米颗粒包覆CNTs的纳米复合材料。Fe₃O₄/CNTs、CoFe₂O₄/CNTs和NiFe₂O₄/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_0.5Zn_0.5Fe₂O₄磁性纳米颗粒改性TPU复合材料的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性聚氨酯/多壁碳纳米管/钴锌铁氧体磁性纳米复合材料的制备方法，该方法周期短、能耗低、加工成型方便，适宜大规模生产，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。

本发明的一种热塑性聚氨酯/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)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∶1混合，超声分散30～60min，然后升温至100～120℃，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1∶180～1∶280超声分散到乙二醇溶液中，在加入可溶性铁盐、锌盐、钴盐，待完全溶解后加入聚乙二醇和无水乙酸钠，搅拌20～40min，完全溶解后，升温至180～220℃，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/Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄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1∶1，Zn²⁺和Co²⁺的之和与Fe³⁺的摩尔比为1∶2；