技术领域
[0001] 本
发明涉及有机无机纳米磁性
复合材料，尤其是具有磁性的超疏水材料，属于功能高分子复合材料领域。
背景技术
[0002]
纳米技术是当今社会的一种重要的实用技术，因而纳米技术已成为当今世界大国争夺的战略制高点。纳米磁性材料是20世纪80年代出现的一种新型磁性材料。纳米磁性高分子材料作为新型的纳米无机/高分子磁功能复合材料在磁记录、磁分离、
生物医学、环保、军事等方面具有广阔应用前景。因此研究和开发新型纳米磁性材料已引起了世界各国的广泛兴趣。
[0003] 作为一种新型的磁性材料，超疏水纳米磁性薄膜同时具有了磁性能和超疏水性能。浸润性决定着材料的超疏水性能，是固体表面的一个重要特征，一般来说疏水性材料是指其表面与水滴的
接触角高于90°的固体材料，超疏水材料是指其表面与水滴的接触角高于或近似于150°的材料。不管是在我们的平常生活中还是在工农业的生产中，超疏水材料都起着很重要的作用。正是由于其具有超疏水的性能，因而可以使得材料的磁性免受雨水的破坏，表面免遭污染，从而保证其正常使用。
[0004] 目前，超疏水磁性材料的制备方法主要有仿生合成法、化学沉积法、溶胶凝胶法和模板法等。中国
专利文件CN101037218A通过模板法制得了表面具有微-纳结构的超疏水
氧化钇粉末材料；中国专利文件CN1850356A通过
静电纺丝技术和低温
碳化技术制备了一种超疏水的磁性碳膜；中国专利文件CN101912964A通过化学沉积法制备了一种超疏水磁性粉末；中国专利文件CN101117606A制备了用于疏水磁性润滑
轴承的疏水磁性
润滑脂。目前，制备的超疏水磁性材料的普遍问题是成本昂贵、操作比较困难、工艺要求条件较高，因而限制了超疏水纳米磁性材料的实际应用范围。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种制作成本低，制作过程简单，并且很好的把有机材料和无机材料结合起来，同时具备了磁性和超疏水性的复合材料薄膜的制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种超疏水磁性薄膜的制备方法，包括步骤：
[0007] 1.制备纳米氧化
铁-
二氧化硅核壳粒子[0008] 将纳米氧化铁分散醇类
溶剂中，然后加入正
硅酸乙酯、催化剂，在20～40℃下反应6～15小时后，将其离心分离和干燥，得到纳米氧化铁-
二氧化硅的核壳纳粒子；
[0009] 2.对纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子进行表面修饰
[0010] 将所述纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子分散到硅烷
偶联剂、催化剂和醇类溶剂的
混合液中，在20～40℃下反应20～25小时后，将其离心分离和干燥，得到表面被乙烯基修饰的纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子；
[0011] 3.制备纳米氧化铁-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料
[0012] 将所述表面被乙烯基修饰的纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子加入到苯类
有机溶剂中，然后加入引发剂和苯乙烯，在70～90℃下反应3～8小时后，再用醇类溶剂洗涤、离心3～5次后，干燥，得到纳米氧化铁-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料；
[0013] 4.制备超疏水纳米磁性薄膜
[0014] 将所述得到纳米氧化铁-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料分散于醇类溶剂中，经
超声波分散10～20分钟后，通过一定方法制得所述超疏水纳米磁性薄膜。
[0015] 上述步骤1中所述的纳米氧化铁为纳米四氧化三铁粒子(Fe3O4)、纳米三氧化二铁粒子(γ-Fe2O3)或其他
纳米级尺寸的铁氧体粒子，所述催化剂为
氨水，所述醇类溶剂为甲醇、
乙醇或丁醇，用量为正硅酸乙酯的30～40倍，反应时间优选8～15小时，所述正硅酸乙酯与所述氨水的
质量比为1∶1～3，反应结束后，洗涤离心3～5遍，然后在100℃下干燥3小时。
[0016] 上述步骤2中所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或丁醇，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，所述催化剂为氨水，反应时间优选20～25小时，所述纳米氧化铁-二氧化硅粒子、所述醇类溶剂、所述硅烷偶联剂与所述氨水的质量比为1∶100～150∶8～12∶8；反应结束后，醇洗离心三遍，然后在100℃下干燥3小时。
[0017] 上述步骤3中所述苯类有机溶剂为
甲苯或二甲苯，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或者偶氮二异丁腈，反应优选3～8小时，表面被修饰的纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子、引发剂和苯乙烯
单体质量比为1∶0.2～0.3∶8～15；苯类有机溶剂用量为苯乙烯单体质量的3～5倍。
[0018] 上述步骤4中所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或丁醇，
超声波分散时间优选10～20分钟，所述一定方法为流涎法或提拉法。
[0019] 本发明的有益效果是：为超疏水纳米磁性材料的制备提供了新的途径，制备过程简单、重复性好，便于推广使用，所制得的薄膜具有优良的超疏水性能和软磁性能，既能使得材料的磁性免受雨水的破坏，又能表面自清洁，免遭污染，从而保证其正常使用，在磁记录、磁分离、生物医学、环保和军事等方面具有广阔应用前景。
附图说明
[0020] 图1是本发明
实施例一获得的超疏水磁性薄膜的扫描电镜图。
[0021] 图2是本发明实施例一获得的超疏水磁性薄膜与水的接触角测试图。
[0022] 图3是本发明实施例一获得的超疏水磁性薄膜的
磁滞回线谱图。
具体实施方式
[0023] 以下通过具体的实施例对本发明的上述内容作出进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的内容仅限于下述实例。
[0024] 实施例一：
[0025] 1.制备纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子
[0026] 将1.5gγ-Fe2O3放入到三口烧瓶内，然后加入25mL氨水，200mL无水乙醇和50mL蒸馏水，超声波分散10分钟后，再加入5mL正硅酸乙酯，30℃下，搅拌反应12小时，洗涤离心3～5遍，然后在100℃下干燥3小时，制得纳米γ-Fe2O3-二氧化硅的核壳纳粒子。
[0027] 2.对纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子进行表面修饰
[0028] 称取上述纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子1g，分散到100mL无水乙醇中，然后加入10mL乙烯基三乙氧基硅烷和10mL氨水，在30℃下反应24小时，然后离心分离和干燥，得到表面被乙烯基修饰的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子。
[0029] 3.制备纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料
[0030] 将所述表面被乙烯基修饰的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子1g分散于50mL甲苯中，然后加入0.2g过氧化二苯甲酰，10mL苯乙烯，在80℃下进行反应5小时，再经洗涤、离心和干燥，得到纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料。
[0031] 4.制备超疏水纳米磁性薄膜
[0032] 将所述得到的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料超声波分散15分钟后，通过流涎法制备出超疏水纳米磁性薄膜。
[0033] 如图1所示，由超疏水纳米磁性薄膜表面的扫描
电子显微镜照片可见，该表面具有粗糙的二级结构形貌。
[0034] 如图2所示，由接触角测试仪测试得到，该超疏水纳米磁性薄膜表面与水的接触角为155°，滚动角为2°。
[0035] 如图3所示，由振动样品
磁强计测试得到，该超疏水纳米磁性材料的磁滞回线图谱为典型的软磁性材料图谱。
[0036] 实施例二：
[0037] 1.制备纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子
[0038] 将1g Fe3O4放入到三口烧瓶内，然后加入20mL氨水，150mL无水乙醇和40mL蒸馏水，超声波分散10分钟后，再加入4mL正硅酸乙酯，25℃下，搅拌反应15小时，洗涤离心3遍，最后在100℃下干燥3小时，制得纳米Fe3O4-二氧化硅核壳粒子。
[0039] 2.对纳米Fe3O4-二氧化硅核壳粒子进行表面修饰
[0040] 称取上述纳米Fe3O4-二氧化硅核壳粒子1g，分散到120mL无水乙醇中，之后加入10mL乙烯基三乙氧基硅烷和10mL氨水，在25℃下反应24小时，然后离心分离和干燥，得到表面被乙烯基修饰的纳米Fe3O4-二氧化硅核壳粒子。
[0041] 3.制备纳米氧化铁-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料
[0042] 将所述表面被乙烯基修饰的纳米Fe3O4-二氧化硅核壳粒子1g分散于50mL甲苯中，之后加入0.25g过氧化二苯甲酰，8mL苯乙烯，在80℃下进行反应5小时，再经洗涤、离心和干燥，得到纳米Fe3O4-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料。
[0043] 4.制备超疏水纳米磁性薄膜
[0044] 将所述得到的Fe3O4-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料超声波分散15分钟后，通过提拉法制备出超疏水纳米磁性薄膜。
[0045] 实施例三：
[0046] 1.制备纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子
[0047] 将1g γ-Fe2O3放入到三口烧瓶内，然后加入20mL氨水，150mL无水乙醇和40mL蒸馏水，超声波分散10分钟后，再加入4mL正硅酸乙酯，30℃下，搅拌反应12小时，洗涤离心3遍，最后100℃干燥3小时，制得纳米γ-Fe2O3-二氧化硅的核壳纳粒子。
[0048] 2.对纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子进行表面修饰
[0049] 称取上述纳米γ-Fe2O3-二氧化硅的核壳纳粒子1g，分散到120mL无水乙醇中，然后加入12mL 3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和10mL氨水，在30℃下反应24小时，然后离心分离和干燥，得到表面被修饰的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅的核壳纳粒子。
[0050] 3.制备纳米氧化铁-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料
[0051] 将所述表面被乙烯基修饰的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅的核壳纳粒子1g分散于50mL甲苯中，之后加入0.2g偶氮二异丁腈，10mL苯乙烯，在80℃下进行反应6小时，再经洗涤、离心和干燥，得到纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料。
[0052] 4.制备得到超疏水纳米磁性薄膜
[0053] 将所述得到的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料超声波分散20分钟后，通过流涎制备出超疏水纳米磁性薄膜。
[0054] 实施例四：
[0055] 1.制备纳米氧化铁-二氧化硅核壳粒子
[0056] 将1g γ-Fe2O3放入到三口烧瓶内，然后加入20mL氨水，150mL无水乙醇和40mL蒸馏水，超声波分散10分钟后，再加入3mL正硅酸乙酯，25℃下，搅拌反应8小时，洗涤离心5遍，最后100℃干燥3小时，制得纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子。
[0057] 2.对纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子进行表面修饰
[0058] 称取上述纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子1g，分散到150mL无水乙醇中，之后加入10mL乙烯基三乙氧基硅烷和10mL氨水，在25℃下反应25小时，然后离心分离和干燥，得到表面被乙烯基修饰的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子。
[0059] 3.制备纳米氧化铁-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料
[0060] 将所述表面被修饰的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅核壳粒子1g分散于50mL甲苯中，之后加入0.3g过氧化二苯甲酰，12mL苯乙烯，在80℃下进行反应5小时，再经洗涤、离心和干燥，得到纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料。
[0061] 4.制备超疏水纳米磁性薄膜
[0062] 将所述得到的纳米γ-Fe2O3-二氧化硅-聚苯乙烯复合材料超声波分散15分钟后，通过流涎法制备出超疏水磁性薄膜。
[0063] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
[0064] 一切从本发明的构思出发，不经过创造性劳动所作出的结构变换均落在本发明的保护范围之内。
