磁性聚合物研究与应用现状1

剩磁、矫顽力升高,内禀矫顽力略为下降;但在含相同体积分数磁粉情况下,磁性高分子粘结钕铁硼的磁性能比非磁性的高分子粘结钕铁硼的磁性能高,温度稳定性却相差无几。

（2）单体聚合法

将磁性粒子均匀分散到含有单体的溶液或乳液中,利用引发剂引发单体进行聚合反应,即可得到内部包有一定量磁性微粒的高分子微球。该法得到的高分子微球粒径较大,而且磁响应性强。迄今为止,单体聚合法合成磁性微球的方法主要有：悬浮聚合[20, 21]、分散聚合[22, 23] 、乳液聚合[24]（包括乳液聚合、种子聚合）等。单

体聚合法成功的关键在于确保单体的聚合反应在磁性粒子表面顺利进行。由于磁性粒子是亲水性的,所以亲水性单体（如多糖化合物）容易在磁性粒子表面进行聚合,而对于亲油性单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）,聚合反应难以在磁性微粒表面进行。因此需要对磁性微粒进行预处理或适当改变聚合体系的有机相组成。

刘学涌等人[25]通过苯乙烯与聚氧乙烯大分子单体(MPEO)的分散共聚制备了亲水亲油的磁性高分子微球,研究了聚氧乙烯大分子单体对微球粒径的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了磁性微球的粒径、表面形貌以及表面粗糙度,用傅立叶红外光谱(FTIR)鉴定了共聚物的结构。

罗正平等人[26]以Fe3O4为核,采用分散聚合法合成了粒径为0.5~2.0μm、单分散性好、磁性物质含量可达10％的PSt、P(St／MAA)磁性高分子微球。同时讨论了温度、引发剂、分散介质、稳定剂等因素对反应的影响,并对所得磁性微球的表观形态、磁响应性进行了表征。

Michael A.McDonald等人[27]合成了内核含钆元素的磁性高分子微球,并用于超声波或磁共振成像的造影剂,收到了很好的效果。同时,该微球在医学上也有广泛的应用,如中子捕获疗法等。

（3）化学液相沉积法

把一定浓度的金属阳离子渗透和交换到大孔树脂中去,然后利用化学反应使金属离子转化为磁性金属氧化物,使之均匀分布在聚合物的孔结构中。将渗透和转化步骤反复进行,即可制成磁性高分子微球。

该法的步骤如下[28]：把多孔渗水的聚合物粒子浸泡在磁性金属盐的前驱体溶液中,然后用稀释的氢氧化钠溶液中和,使金属盐转变为磁性粒子并吸附到聚合物的孔隙中。聚合物粒子包括二乙烯基苯交联的聚苯乙烯、磺化或胺化交联的聚苯乙烯等,而被沉积的可以是铁、钴、镍的氧化物或其与碱金属、稀土金属的复合氧化物等。重复溶胀和中和的步骤可以调节微球中的磁性物质含量。

Emur等[29]报道采用类似的方法制得了粒径为100~250μm的磁性高分子微球,并指出搅拌速率和Fe3O4／chitosan质量比是影响微球粒径的主要因素。

另外有文献报道[30],先把聚合物硝化,然后在酸的存在下,用硝酸将金属氧化成金属氧化物,使磁性微粒沉积在聚合物表面。硝化的聚合物可以用三硝基苯磺酸盐或二硝基氟苯与氨基功能化的丙烯酸或蛋白质反应制得,被沉积的可以是铁或镍的氧化物等。

4 磁性聚合物的应用

磁性聚合物同时具有磁性和良好的加工性能,因而在许多领域具有广泛的应用。

4.1医学、诊断学领域的应用

究和实际应用。研究最多的解决办法即将酞菁分子共价结合到磁性聚合物链上[46]：在磁性高分子粒子表面接上酞菁功能基,利用酞菁分子的光导性作为检测信号来获取生物活性分子间的相互作用信息,进而应用于临床检测诊断。

4.5 磁分离技术

磁分离技术是根据物质在磁场条件下有不同的磁性而实现的分离操作。它可从比较污浊的物系中分离出目标产物,而且易于清洗,这是传统生物亲和分离所无法做到的。同时,它几乎是从含生物粒子的溶液中吸附分离亚微米粒子的唯一可行方法[47]。我国对磁性载体的研究正处于起步阶段,大多集中于磁流体和载体的制备[48]方面。

应用于磁分离技术的磁性载体应具备以下特点[49]：（1）粒径比较小,比表面积较大,具有较大的吸附容量;（2）物理和化学性能稳定,有较高机械强度,使用寿命长;（3）含有可活化的反应基团,以用于亲和配基的固定化;（4）粒径均一,能形成单分散体系;（5）悬浮性好,便于反应的有效进行。针对这些要求,人们对磁性载体的制备、性能及应用展开了许多研究,并取得一定成果。

5 展望

迄今为止,在磁性高分子微球的研究中,虽然有些基础理论研究的报导,但还有许多方面有待进一步探索[50]：（1）继续完善不同结构的磁性高分子微球的形成机理;（2）根据磁性高分子微球的形成机理探讨其性能与结构的关系。如无机物、聚合物对磁性的贡献,无机物间、无机物与聚合物间的磁相互作用的研究等;（3）深入研究磁性高分子微球的物理性质,尤其是磁性能,扩展它在磁性材料领域的应用范围。

近年来发展起来的非晶和纳米微晶金属软磁材料具有许多优异的特性[51]。纳米材料具有与常规材料不同的优异性能,另外非晶态材料通常具有高强度、高耐腐蚀性和高电阻率等特性。可以预见,采用非晶和纳米微晶金属软磁材料与聚合物复合有望制备出新型的磁性高分子材料,这类新材料既具有非晶和纳米微晶金属软磁材料优异的磁性能,又具有高分子材料易于加工、尺寸精度高、可加工成各种复杂的形状等优点。因此,对磁性聚合物进行深入的研究将大有可为。

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