一种C18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及吸附功能材料，特别涉及一种c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，苯系物作为含有芳香结构的一类有机污染物，其在化石燃料开采过程中被广泛回收作为生产工业产品的溶剂，当其含量超过一定浓度时便会对自然环境产生威胁。长期接触苯系物会引起人的中枢以及周围神经障碍，例如，苯会对人的造血系统造成危害，可导致贫血、感染等症状。长期暴露下，会损害听力，引起听力衰退、内分泌失调等问题。甲苯会使人的大脑和肾脏受到永久性伤害，若长时间吸入会降低黄体生成素、促卵泡激素的含量；影响女性生育能力，增加流产的风险；而还能够改变免疫细胞的数量，对人的免疫系统造成破坏。二甲苯具有致癌性，长期接触可能诱发恶性肿瘤。因此，去除废水中的苯系物对人类的健康发展具有重要意义。

2、磁性聚合物微球因其具有超高的吸附能力和瞬间的固液分离能力而被广泛研究，易于回收的性质以及合成成本廉价使其在实际应用上也受到广泛关注，在吸附处理水中有机污染物具有广阔的应用前景。目前，基于磁性聚合微球的制备方法包括乳液聚合、化学沉淀、悬浮聚合、分散聚合等，但以上制备方法所得微球大都具有球形结构，这种结构的磁性聚合物微球虽然在处理某些污染物能够达到分离与净化的效果，但是往往存在吸附容量不高，吸附速率不快等问题。鉴于此，研发既具有高吸附容量又有超快速吸附能力的磁性聚合物复合材料是水处理应用中亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料具有非球形的螺旋蜂窝状结构，吸附效率高且吸附性能稳定，对水环境中苯系物有很好的分离净化效果。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将纳米四氧化三铁、油酸与醇溶剂加热混合，得到油酸包覆四氧化三铁；

5、将所述油酸包覆四氧化三铁、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯苯、分散剂、引发剂和有机溶剂混合，进行分散聚合反应，得到富含环氧基的磁性聚合复合材料；

6、将所述富含环氧基的磁性聚合复合材料与n,n二甲基十八胺、有机溶剂混合，进行环氧-胺聚合反应，得到c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料。

7、优选的，所述纳米四氧化三铁的制备方法，包括以下步骤：

8、将氯化高铁、乙二醇、醋酸钠和聚乙二醇混合，进行溶剂热反应，得到纳米四氧化三铁；

9、所述溶剂热反应的温度为180～250℃，时间为12～16h。

10、优选的，所述纳米四氧化三铁与油酸的质量比为1:2～8；

11、所述加热混合的温度为65～85℃，时间为1～3h。

12、优选的，所述油酸包覆四氧化三铁与甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯苯的质量比为1～4:2～6:2～6。

13、优选的，所述分散剂为乙二醇，所述有机溶剂与分散剂的体积比为5～9:2～6；

14、所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述引发剂在有机溶剂中的质量浓度为0.2～0.6％。

15、优选的，所述分散聚合反应的温度为60～90℃，时间为3～5h。

16、优选的，所述富含环氧基的磁性聚合复合材料与n,n二甲基十八胺的质量比为2～5:2～20；

17、所述环氧-胺聚合反应的温度为50～95℃，时间为6～12h。

18、本发明提供了上述制备方法制备得到的c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料，包括具有螺旋蜂窝状结构的表面富含环氧基的磁性聚合复合材料，以及接枝在所述磁性聚合复合材料表面的c18有机胺；

19、所述磁性聚合复合材料包括纳米四氧化三铁和包覆在所述纳米四氧化三铁表面的富含环氧基的聚合物。

20、本发明提供了上述c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料在吸附水中苯系物中的应用。

21、优选的，所述苯系物包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯酚和氯苯中的一种或几种。

22、本发明提供了一种c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米四氧化三铁、油酸与醇溶剂加热混合，得到油酸包覆四氧化三铁；将所述油酸包覆四氧化三铁、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯苯、分散剂、引发剂和有机溶剂混合，进行分散聚合反应，得到富含环氧基的磁性聚合复合材料；将所述富含环氧基的磁性聚合复合材料与n,n二甲基十八胺、醇溶剂混合，进行环氧-胺聚合反应，得到c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料。本发明以磁性聚合物为基体，经过有机胺开环反应将c18接枝到聚合物材料表面，高效合成具有螺旋蜂窝状、磁性良好、c18负载率高且性能稳定的螺旋蜂窝状复合材料。与现有技术相比，本发明提供的制备方法简单，形貌可控，负载的c18至复合材料表面使材料的性能得到极大提升，具有高稳定性，更突出的是实现了磁性聚合复合材料从球形到非球形(螺旋蜂窝状)的转变且具有高效的吸附性能，为非球形磁性聚合物领域的研究提供可行性方案。本发明制备得到的c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料表面含有丰富的孔隙结构以及大量的烷基基团，对水环境中的苯系物具有高吸附容量，可用于苯系物的去除并实现进一步的分离净化，另外由于其具有良好磁性，在吸附后有着瞬时固液分离能力，很容易从水环境中分离出来，不会对水环境造成二次污染。

技术特征：

1.一种c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米四氧化三铁的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米四氧化三铁与油酸的质量比为1:2～8；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油酸包覆四氧化三铁与甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯苯的质量比为1～4:2～6:2～6。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为乙二醇，所述有机溶剂与分散剂的体积比为5～9:2～6；

6.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述分散聚合反应的温度为60～90℃，时间为3～5h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述富含环氧基的磁性聚合复合材料与n,n二甲基十八胺的质量比为2～5:2～20；

8.权利要求1～7任意一项所述制备方法制备得到的c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料，包括具有螺旋蜂窝状结构的表面富含环氧基的磁性聚合复合材料，以及接枝在所述磁性聚合复合材料表面的c18有机胺；

9.权利要求8所述的c18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料在吸附水中苯系物中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述苯系物包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯酚和氯苯中的一种或几种。

技术总结本发明提供了一种C18接枝的螺旋蜂窝状磁性聚合复合材料及其制备方法和应用，属于吸附功能材料技术领域。本发明以磁性聚合物为基体，经过有机胺开环反应将C18接枝到聚合物材料表面，高效合成具有螺旋蜂窝状、磁性良好、C18负载率高且性能稳定的螺旋蜂窝状复合材料。与现有技术相比，本发明提供的制备方法简单，形貌可控，负载的C18至复合材料表面使材料的性能得到极大提升，具有高稳定性，更突出的是实现了磁性聚合复合材料从球形到非球形(螺旋蜂窝状)的转变且具有高效的吸附性能，为非球形磁性聚合物领域的研究提供可行性方案。技术研发人员：赵永纲,陈利辉,雷超,叶明立,陆胤,塔兹娅娜·萨维斯卡娅,安德烈·伊万尼茨受保护的技术使用者：浙江树人学院技术研发日：技术公布日：2024/8/5