納米氧化鐵基3d打印用磁性材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了納米氧化鐵基3D打印用磁性材料及其制備方法，具體步驟為將聚丙烯酸與四氫呋喃混合，加入殼聚糖，室溫?cái)嚢?，再依次加?-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?，然后加入平均粒徑?0納米的氧化鐵粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。其中納米氧化鐵粉含量為40~50%，聚丙烯酸含量10~20%，殼聚糖含量為10~20%，3-氨丙基三甲氧基硅烷含量為10~20%，聚乙烯吡咯烷酮含量為5~15%，四氫呋喃含量為10~20%。本發(fā)明提供的磁性材料可在50~60℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行3D打印，可在打印成型后的納米氧化鐵基磁性材料的穩(wěn)定性好，飽和磁化強(qiáng)度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】納米氧化鐵基3D打印用磁性材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種納米氧化鐵基3D打印用磁性材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化鐵磁性納米顆粒在磁共振成像對(duì)比度增強(qiáng)、組織修復(fù)、免疫測(cè)定、高熱療法、藥物釋放和細(xì)胞分選等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。將超順磁性氧化鐵粒子應(yīng)用于分子和細(xì)胞成像，在細(xì)胞和分子水平活體評(píng)價(jià)生物過(guò)程。鐵氧化物納米顆粒的性質(zhì)，如尺寸、電荷、表面性質(zhì)和聚集態(tài)等都不僅會(huì)影響磁共振成像的效果，而且還會(huì)影響它們?cè)隗w內(nèi)的穩(wěn)定性、分布、代謝、調(diào)理以及血管系統(tǒng)的清除等。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，合理構(gòu)建磁性納米材料的物理化學(xué)性質(zhì),如合理的表面改性、納米化學(xué)和連接相關(guān)的生物分子能夠有效克服當(dāng)前細(xì)胞成像的一些局限性，例如迅速有效的攝取納米粒子、有效放大成像信號(hào)和提高成像質(zhì)量等。磁性鐵氧化顆粒在沒(méi)有任何表面修飾的情況下，具有非常高的比表面積。顆粒易發(fā)生團(tuán)聚。形成塊狀，導(dǎo)致顆粒尺寸增加。顆粒之間由于磁性吸引和范德華力作用易發(fā)生聚沉，表面改性通常是必不可少的。所以通過(guò)表面修飾降低顆粒的表面能是得到具有可溶性和可分散性磁性納米顆粒的重要手段。同時(shí)適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎椈蚍肿有揎椷€可以調(diào)節(jié)磁性納米顆粒的生物相容性和反應(yīng)特，從而滿(mǎn)足其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不同應(yīng)用需求。
[0003]三維打印成形技術(shù)是一種基于噴射技術(shù)，從噴嘴噴射出液態(tài)微滴或連續(xù)的熔融材料束，按一定路徑逐層堆積成形的快速成形技術(shù)。自國(guó)外提出基于噴射粘接劑粘接粉末工藝的三維打印成形技術(shù)以來(lái),經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種新材料新工藝的三維打印成形技術(shù)，并已生產(chǎn)出相應(yīng)的三維打印機(jī)。根據(jù)其使用的不同材料類(lèi)型，三維打印成形技術(shù)可分為粘接材料三維打印成形、光敏材料三維打印成形和熔融材料三維打印成形三種工藝。在制藥方面，基于粘接材料的三維打印技術(shù)不產(chǎn)生熱，能夠生成藥物所需要的多孔結(jié)構(gòu)，在可控釋放藥物的制作上有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外實(shí)驗(yàn)室利用這種多噴嘴三維打印技術(shù)，將幾種用量相當(dāng)精確的藥打人生物相融的、可水解的聚合物基層中，實(shí)現(xiàn)可控釋放藥物的制作。
[0004]當(dāng)前能用于3D打印的磁性材料非常罕見(jiàn)，而磁性材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用已十分廣泛，納米氧化鐵基3D打印用磁性材料將顯著擴(kuò)展3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明屬于磁性材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種納米氧化鐵基3D打印用磁性材料及其制備方法。該磁性材料制備方法的特征為將聚丙烯酸與四氫呋喃混合，加入殼聚糖，室溫?cái)嚢瑁僖来渭尤?-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢瑁缓蠹尤肫骄綖?0納米的氧化鐵粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。本發(fā)明制備的磁性材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括氣敏材料及傳感器、高密度磁存儲(chǔ)、醫(yī)療器械、電子電器、廢水處理等。
[0006]本發(fā)明提出的納納米氧化鐵基3D打印用磁性材料，由下列重量比的原料組成: 納米氧化鐵40?50%，
聚丙烯酸10?20%，
殼聚糖10?20%，
3_氣丙基二甲氧基娃燒10 20%,
聚乙烯吡咯烷酮5?15%，
四氫呋喃10?20%。
[0007]所述的納米氧化鐵基3D打印用磁性材料，其制備方法包括以下步驟:
1)將重均分子量為廣3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；
2)按重量配比稱(chēng)取原料；
3)在氮?dú)夥諊?，將聚丙烯酸與四氫呋喃混合，加入殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱至5(T60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。
[0008]將該材料在5(T60°C進(jìn)行3D打印，測(cè)試成型后材料的密度、拉伸強(qiáng)度及飽和磁化強(qiáng)度。
[0009]本發(fā)明制備的磁性材料可制成薄膜陣列，具有良好的耐候性、耐光性、磁性和對(duì)紫外線(xiàn)具有良好的吸收和屏蔽效應(yīng)，可廣泛應(yīng)用于塑料、皮革、電子、高磁記錄材料、催化劑以及生物醫(yī)學(xué)工程等方面。
[0010]有益效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)將納米氧化鐵分散在具有一定粘度的膠體溶液中，氧化鐵分布均勻，打印成型材料比表面積高。
[0011](2)本發(fā)明制備的3D打印材料是一種流體材料，打印過(guò)程不會(huì)堵塞3D打印機(jī)噴頭，適用于現(xiàn)有的多數(shù)3D打印機(jī)。
[0012]( 3 )制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應(yīng)用。
[0013](4)打印成型后的磁性材料的飽和磁化強(qiáng)度高，達(dá)到78emu/g。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例1
將15g重均分子量為f 3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮?dú)夥諊拢瑢?g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入1g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、15g聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入45g平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱至50°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。將該材料在50°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.89g/cm3,拉伸強(qiáng)度為138.1MPa，飽和磁化強(qiáng)度為75emu/g。
[0015]實(shí)施例2
將5g重均分子量為f 3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?0g聚丙烯酸與15g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入1g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入40g平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。將該材料在60°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.63g/cm3,拉伸強(qiáng)度為129.3MPa，飽和磁化強(qiáng)度為54emu/g。
[0016]實(shí)施例3
將5g重均分子量為f 3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入15g殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入1g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入50g平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱55°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。將該材料在50°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.98g/cm3,拉伸強(qiáng)度為101.7MPa，飽和磁化強(qiáng)度為78emu/g。
[0017]實(shí)施例4
將5g重均分子量為f 3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?g聚丙烯酸與20g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入15g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入40g平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱50°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。將該材料在60°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.46g/cm3,拉伸強(qiáng)度為96.2MPa，飽和磁化強(qiáng)度為46emu/g。
[0018]實(shí)施例5
將5g重均分子量為f 3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮?dú)夥諊拢瑢?5g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入20g殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入1g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入40g平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。將該材料在60°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.69g/cm3,拉伸強(qiáng)度為106.8MPa，飽和磁化強(qiáng)度為57emu/g。
[0019]實(shí)施例6
將1g重均分子量為f 3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入20g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、1g聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入40g平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱50°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。將該材料在50°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.61g/cm3,拉伸強(qiáng)度為111.1MPa，飽和磁化強(qiáng)度為53emu/g。
【權(quán)利要求】
1.一種納米氧化鐵基3D打印用磁性材料，其特征在于:由下列重量比的原料組成: 納米氧化鐵40?50%， 聚丙烯酸10?20%， 殼聚糖10?20%， 3_氣丙基二甲氧基娃燒10 20%, 聚乙烯吡咯烷酮5?15%， 四氫呋喃10?20%。
2.權(quán)利要求1所述納米氧化鐵基3D打印用磁性材料，其制備方法包括以下步驟: 1)將重均分子量為廣3萬(wàn)的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒； 2)按重量配比稱(chēng)取原料； 3)在氮?dú)夥諊拢瑢⒕郾┧崤c四氫呋喃混合，加入殼聚糖，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入平均粒徑為20納米的氧化鐵粉，加熱至5(T60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化鐵基3D打印用磁性材料。
【文檔編號(hào)】C08L39/06GK104200948SQ201410424397
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】藍(lán)碧健 申請(qǐng)人:太倉(cāng)碧奇新材料研發(fā)有限公司