納米氧化鐵基3d打印用磁性材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了納米氧化鐵基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，室溫攪拌，再依次加入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫攪拌，然后加入平均粒徑為20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%。本發明提供的磁性材料可在50~60℃的溫度范圍內進行3D打印，可在打印成型后的納米氧化鐵基磁性材料的穩定性好，飽和磁化強度高。
【專利說明】納米氧化鐵基3D打印用磁性材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于磁性材料【技術領域】，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】
[0002]氧化鐵磁性納米顆粒在磁共振成像對比度增強、組織修復、免疫測定、高熱療法、藥物釋放和細胞分選等方面有著廣闊的應用前景。將超順磁性氧化鐵粒子應用于分子和細胞成像，在細胞和分子水平活體評價生物過程。鐵氧化物納米顆粒的性質，如尺寸、電荷、表面性質和聚集態等都不僅會影響磁共振成像的效果，而且還會影響它們在體內的穩定性、分布、代謝、調理以及血管系統的清除等。根據不同的應用需求，合理構建磁性納米材料的物理化學性質,如合理的表面改性、納米化學和連接相關的生物分子能夠有效克服當前細胞成像的一些局限性，例如迅速有效的攝取納米粒子、有效放大成像信號和提高成像質量等。磁性鐵氧化顆粒在沒有任何表面修飾的情況下，具有非常高的比表面積。顆粒易發生團聚。形成塊狀，導致顆粒尺寸增加。顆粒之間由于磁性吸引和范德華力作用易發生聚沉，表面改性通常是必不可少的。所以通過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。同時適當的表面修飾或分子修飾還可以調節磁性納米顆粒的生物相容性和反應特，從而滿足其在生物醫學領域的不同應用需求。
[0003]三維打印成形技術是一種基于噴射技術，從噴嘴噴射出液態微滴或連續的熔融材料束，按一定路徑逐層堆積成形的快速成形技術。自國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以來,經過十幾年的發展，已經開發出多種新材料新工藝的三維打印成形技術，并已生產出相應的三維打印機。根據其使用的不同材料類型，三維打印成形技術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不產生熱，能夠生成藥物所需要的多孔結構，在可控釋放藥物的制作上有獨特的優勢。國外實驗室利用這種多噴嘴三維打印技術，將幾種用量相當精確的藥打人生物相融的、可水解的聚合物基層中，實現可控釋放藥物的制作。
[0004]當前能用于3D打印的磁性材料非常罕見，而磁性材料在醫療領域的應用已十分廣泛，納米氧化鐵基3D打印用磁性材料將顯著擴展3D打印技術的應用范圍。
【發明內容】
[0005]本發明屬于磁性材料【技術領域】，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，室溫攪拌，再依次加入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮顆粒，室溫攪拌，然后加入平均粒徑為20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。本發明制備的磁性材料應用領域廣泛，包括氣敏材料及傳感器、高密度磁存儲、醫療器械、電子電器、廢水處理等。
[0006]本發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3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；
2)按重量配比稱取原料；
3)在氮氣氛圍下，將聚丙烯酸與四氫呋喃混合，加入殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，測試成型后材料的密度、拉伸強度及飽和磁化強度。
[0009]本發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、磁性和對紫外線具有良好的吸收和屏蔽效應，可廣泛應用于塑料、皮革、電子、高磁記錄材料、催化劑以及生物醫學工程等方面。
[0010]有益效果本發明的優點在于:
(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)本發明制備的3D打印材料是一種流體材料，打印過程不會堵塞3D打印機噴頭，適用于現有的多數3D打印機。
[0012]( 3 )制備工藝簡單，生產成本低，便于推廣和應用。
[0013](4)打印成型后的磁性材料的飽和磁化強度高，達到78emu/g。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例進一步描述本發明實施例1
將15g重均分子量為f 3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將1g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，成型后材料的密度為2.89g/cm3,拉伸強度為138.1MPa，飽和磁化強度為75emu/g。
[0015]實施例2
將5g重均分子量為f 3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將20g聚丙烯酸與15g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，成型后材料的密度為2.63g/cm3,拉伸強度為129.3MPa，飽和磁化強度為54emu/g。
[0016]實施例3
將5g重均分子量為f 3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將1g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入15g殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，成型后材料的密度為2.98g/cm3,拉伸強度為101.7MPa，飽和磁化強度為78emu/g。
[0017]實施例4
將5g重均分子量為f 3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將1g聚丙烯酸與20g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，成型后材料的密度為2.46g/cm3,拉伸強度為96.2MPa，飽和磁化強度為46emu/g。
[0018]實施例5
將5g重均分子量為f 3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將15g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入20g殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，成型后材料的密度為2.69g/cm3,拉伸強度為106.8MPa，飽和磁化強度為57emu/g。
[0019]實施例6
將1g重均分子量為f 3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將1g聚丙烯酸與1g四氫呋喃混合，加入1g殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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進行3D打印，成型后材料的密度為2.61g/cm3,拉伸強度為111.1MPa，飽和磁化強度為53emu/g。
【權利要求】
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3萬的聚乙烯吡咯烷酮粉碎成10(Γ120目的顆粒； 2)按重量配比稱取原料； 3)在氮氣氛圍下，將聚丙烯酸與四氫呋喃混合，加入殼聚糖，室溫攪拌30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，室溫攪拌30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】C08L39/06GK104200948SQ201410424397
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司