一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法，屬于磁性催化劑技術(shù)領(lǐng)域。針對應(yīng)用于磁穩(wěn)定床研究的磁性催化劑磁性較弱，不易于磁化形成穩(wěn)定床層，降低磁場易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)的問題，本發(fā)明提供了一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法，本發(fā)明用六水氯化鐵、乙酸鈉、檸檬酸鈉、乙二醇為原料制備磁性Fe3O4 納米粒子，并用十二烷基苯磺酸鈉對磁性Fe3O4 納米粒子進(jìn)行表面修飾，提高磁性Fe3O4 納米粒子的磁學(xué)性能，表現(xiàn)出更好的超順磁性，并將其添加在制備聚苯乙烯過程中，粘結(jié)苯乙烯，形成聚苯乙烯磁性微球，解決了應(yīng)用于磁穩(wěn)定床研究的磁性催化劑磁性較弱，不易于磁化形成穩(wěn)定床層，降低磁場易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)的問題。
【專利說明】
一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法，屬于磁性催化劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁穩(wěn)定床反應(yīng)器是在傳統(tǒng)流化床反應(yīng)器中采用具有磁敏性顆粒作為床層介質(zhì)，夕卜加不隨時(shí)間變化的均勻磁場而得到的一種新型反應(yīng)器。磁穩(wěn)定床是流態(tài)化技術(shù)與電磁技術(shù)的完美結(jié)合。該反應(yīng)器床層可使用細(xì)小顆粒而不會出現(xiàn)固定床中壓降過高及局部熱點(diǎn)等問題。外加磁場控制了顆粒固體間的流動，能較好地克服普通流化床相間返混嚴(yán)重以及粒子容易帶出的缺點(diǎn)。均勻的空隙度使得床層不易出現(xiàn)溝流和短路，反應(yīng)過程中真正實(shí)現(xiàn)了固定粒子與流體的逆向接觸，特別是對于多相反應(yīng)，被磁場固定化的磁性介質(zhì)可有效抑制氣泡的產(chǎn)生，提高傳質(zhì)傳熱效率，有利于強(qiáng)化反應(yīng)進(jìn)行。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，磁穩(wěn)定床應(yīng)用已在生物及石油化工領(lǐng)域取得了很大的突破，由于磁穩(wěn)定床外加均勻穩(wěn)定的磁場，流化顆粒首先應(yīng)具備良好的軟磁性能，一般用于磁穩(wěn)定床的催化劑比飽和磁化強(qiáng)度應(yīng)大于10emu/g并且要求矯頑力小，使其易于磁化形成穩(wěn)定床層并降低磁場撤去后的團(tuán)聚效應(yīng)。同時(shí)磁性催化劑還應(yīng)具有較高的低溫催化活性，目前應(yīng)用于磁穩(wěn)定床研究的磁性催化劑磁性較弱，不易于磁化形成穩(wěn)定床層，降低磁場易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)。因此，對磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器的催化劑的優(yōu)化顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對應(yīng)用于磁穩(wěn)定床研究的磁性催化劑磁性較弱，不易于磁化形成穩(wěn)定床層，降低磁場易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)的問題，本發(fā)明提供了一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法，本發(fā)明用六水氯化鐵、乙酸鈉、檸檬酸鈉、乙二醇為原料制備磁性Fe3Ck納米粒子，并用十二燒基苯磺酸鈉對磁性Fe3(k納米粒子進(jìn)行表面修飾，提高磁性Fe3O4納米粒子的磁學(xué)性能，表現(xiàn)出更好的超順磁性，并將其添加在制備聚苯乙烯過程中，粘結(jié)苯乙烯，形成聚苯乙烯磁性微球，解決了應(yīng)用于磁穩(wěn)定床研究的磁性催化劑磁性較弱，不易于磁化形成穩(wěn)定床層，降低磁場易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
(1)分別稱取22?25g六水氯化鐵，48?50g乙酸鈉和5?6g檸檬酸鈉，加入盛有400?450mL無水乙二醇燒杯中，攪拌混合至固體完全溶解后，置入烘箱，在180-2000C下加熱18?20h，冷卻至室溫，用磁鐵分離得到黑色固體，用去離子水和乙醇分別洗滌黑色固體5?7次，得磁性Fe304納米粒子；
(2)分別稱取6.0-8.0g上述磁性Fe3O4納米粒子，13.5?15.0g十二烷基苯磺酸鈉，加入175?180mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液，超聲分散30?40min，再置于40?50°C恒溫水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以600?700r/min攪拌5?6h，抽濾，得濾渣，用質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液洗滌濾渣3?5次，將濾渣置于50?60°C烘箱中真空干燥45?48h，得表面修飾的磁性Fe3O4納米粒子；
(3)稱取0.22?0.25g明膠，加入80~100mL去離子水，浸泡10~12h，在35?40°C恒溫水浴下以300r/min，攪拌I?2h，依次加入0.2-0.3g過氧化苯甲酰、7?8mL 二乙烯苯、24?25mL苯乙烯和11?12mL液蠟，繼續(xù)攪拌30?40min，升溫至45?50 °C，加入0.6-0.8g無水碳酸鈉和1.2?
1.4g無水硫酸鎂，繼續(xù)升溫至80?85 °C，保溫I?2h，得混合液；
(4)稱取2.0?3.0g上述步驟(2)制備的表面修飾磁性Fe3(k納米粒子加入上述混合液中，加熱升溫至95?96°C，保持溫度2?3h后，降溫至80?85°C，抽濾，得濾渣，用去離子水洗滌濾渣3~5次，將濾渣置入55?60°C烘箱，真空干燥20?24h，得改性聚苯乙烯磁性微球。
[0005]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:在醇的氧化反應(yīng)中，按芳香族醇和脂肪族醇的質(zhì)量，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07-0.1%本發(fā)明制備的改性聚苯乙烯磁性微球，提高反應(yīng)速率20?30%。
[0006]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備的改性聚苯乙烯磁性微球磁化強(qiáng)度高，具有超順磁性，分散性，懸浮性好；
(2)本法明制備的改性聚苯乙烯磁性微球作為載體應(yīng)用于分析檢測，能大幅度縮短檢測時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0007]分別稱取22?25g六水氯化鐵，48?50g乙酸鈉和5?6g檸檬酸鈉，加入盛有400?450mL無水乙二醇燒杯中，攪拌混合至固體完全溶解后，置入烘箱，在180-2000C下加熱18?20h，冷卻至室溫，用磁鐵分離得到黑色固體，用去離子水和乙醇分別洗滌黑色固體5?7次，得磁性Fe3O4納米粒子;分別稱取6.0?8.0g上述磁性Fe3O4納米粒子，13.5?15.0g十二烷基苯磺酸鈉，加入175?180mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液，超聲分散30?40min，再置于40?50°C恒溫水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以600?700r/min攪拌5?6h，抽濾，得濾渣，用質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液洗滌濾渣3~5次，將濾渣置于50?60 °C烘箱中真空干燥45?48h，得表面修飾的磁性Fe3O4納米粒子;稱取0.22-0.25g明膠，加入80?10mL去離子水，浸泡10?12h，在35?40 °C恒溫水浴下以300r/min，攪拌I?2h，依次加入0.2-0.3g過氧化苯甲酰、7?8mL 二乙烯苯、24?25mL苯乙烯和11?12mL液蠟，繼續(xù)攪拌30?40min，升溫至45?50 °C，加入0.6-0.8g無水碳酸鈉和1.2?1.4g無水硫酸鎂，繼續(xù)升溫至80?85°C，保溫I?2h，得混合液;稱取2.0~3.0g上述步驟(2)制備的表面修飾磁性Fe3O4納米粒子加入上述混合液中，加熱升溫至95?96°C，保持溫度2?3h后，降溫至80?85°C，抽濾，得濾渣，用去離子水洗滌濾渣3~5次，將濾渣置入55?60°C烘箱，真空干燥20?24h，得改性聚苯乙烯磁性微球。
[0008]實(shí)例I
分別稱取22g六水氯化鐵，48g乙酸鈉和5g檸檬酸鈉，加入盛有400mL無水乙二醇燒杯中，攪拌混合至固體完全溶解后，置入烘箱，在180°C下加熱18h，冷卻至室溫，用磁鐵分離得到黑色固體，用去離子水和乙醇分別洗滌黑色固體5次，得磁性Fe3O4納米粒子;分別稱取
6.0g上述磁性Fe3O4納米粒子，13.5g十二烷基苯磺酸鈉，加入175mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液，超聲分散30min，再置于40 °C恒溫水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以600r/min攪拌5h，抽濾，得濾渣，用質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液洗滌濾渣3次，將濾渣置于50 °C烘箱中真空干燥45h，得表面修飾的磁性Fe3O4納米粒子;稱取0.22g明膠，加入80mL去離子水，浸泡1h，在35°C恒溫水浴下以300r/min，攪拌Ih，依次加入0.2g過氧化苯甲酰、7mL二乙稀苯、24mL苯乙稀和I ImL液錯(cuò)，繼續(xù)攪拌30min，升溫至45 °C，加入0.6g無水碳酸鈉和1.2g無水硫酸鎂，繼續(xù)升溫至80°C，保溫lh，得混合液;稱取2.0g上述步驟(2)制備的表面修飾磁性Fe3O4納米粒子加入上述混合液中，加熱升溫至95°C，保持溫度2h后，降溫至80°C，抽濾，得濾渣，用去離子水洗滌濾渣3次，將濾渣置入55 °C烘箱，真空干燥20h，得改性聚苯乙烯磁性微球。
[0009]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:在醇的氧化反應(yīng)中，按芳香族醇和脂肪族醇的質(zhì)量，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%本發(fā)明制備的改性聚苯乙烯磁性微球，提高反應(yīng)速率20%。
[0010]實(shí)例2
分別稱取23g六水氯化鐵，49g乙酸鈉和5.5g檸檬酸鈉，加入盛有430mL無水乙二醇燒杯中，攪拌混合至固體完全溶解后，置入烘箱，在190°C下加熱19h，冷卻至室溫，用磁鐵分離得到黑色固體，用去離子水和乙醇分別洗滌黑色固體6次，得磁性Fe3O4納米粒子;分別稱取7.0g上述磁性Fe3O4納米粒子，14g十二烷基苯磺酸鈉，加入178mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液，超聲分散35min，再置于45°C恒溫水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以650r/min攪拌5.5h，抽濾，得濾渣，用質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液洗滌濾渣4次，將濾渣置于55 °C烘箱中真空干燥46h，得表面修飾的磁性Fe3O4納米粒子;稱取0.24g明膠，加入90mL去離子水，浸泡I Ih，在38°C恒溫水浴下以300r/min，攪拌1.5h，依次加入0.25g過氧化苯甲酰、7mL二乙稀苯、24mL苯乙稀和
IImL液錯(cuò)，繼續(xù)攪拌35min，升溫至48 °C，加入0.7g無水碳酸鈉和1.3g無水硫酸鎂，繼續(xù)升溫至82°C，保溫1.5h，得混合液;稱取2.5g上述步驟(2)制備的表面修飾磁性Fe3O4納米粒子加入上述混合液中，加熱升溫至95°C，保持溫度2.5h后，降溫至82°C，抽濾，得濾渣，用去離子水洗滌濾渣4次，將濾渣置入58 0C烘箱，真空干燥22h，得改性聚苯乙烯磁性微球。
[0011]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:在醇的氧化反應(yīng)中，按芳香族醇和脂肪族醇的質(zhì)量，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%本發(fā)明制備的改性聚苯乙烯磁性微球，提高反應(yīng)速率25%。
[0012]實(shí)例3
分別稱取25g六水氯化鐵，50g乙酸鈉和6g檸檬酸鈉，加入盛有450mL無水乙二醇燒杯中，攪拌混合至固體完全溶解后，置入烘箱，在200°C下加熱20h，冷卻至室溫，用磁鐵分離得到黑色固體，用去離子水和乙醇分別洗滌黑色固體7次，得磁性Fe3O4納米粒子;分別稱取
8.0g上述磁性Fe3O4納米粒子，15.0g十二烷基苯磺酸鈉，加入180mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液，超聲分散40min，再置于50°C恒溫水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以700r/min攪拌6h，抽濾，得濾渣，用質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液洗滌濾渣5次，將濾渣置于60 °C烘箱中真空干燥48h，得表面修飾的磁性Fe3O4納米粒子;稱取0.25g明膠，加入10mL去離子水，浸泡12h，在40°C恒溫水浴下以300r/min，攪拌2h，依次加入0.3g過氧化苯甲酰、8mL 二乙稀苯、25mL苯乙稀和12mL液錯(cuò)，繼續(xù)攪拌40min，升溫至50 °C，加入0.8g無水碳酸鈉和1.4g無水硫酸鎂，繼續(xù)升溫至85°C，保溫2h，得混合液;稱取3.0g上述步驟(2)制備的表面修飾磁性Fe3O4納米粒子加入上述混合液中，加熱升溫至96°C，保持溫度3h后，降溫至85°C，抽濾，得濾渣，用去離子水洗滌濾渣5次，將濾渣置入60 0C烘箱，真空干燥24h，得改性聚苯乙烯磁性微球。
[0013]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:在醇的氧化反應(yīng)中，按芳香族醇和脂肪族醇的質(zhì)量，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%本發(fā)明制備的改性聚苯乙烯磁性微球，提高反應(yīng)速率30%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改性聚苯乙烯磁性微球的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)分別稱取22?25g六水氯化鐵，48?50g乙酸鈉和5?6g檸檬酸鈉，加入盛有400?450mL無水乙二醇燒杯中，攪拌混合至固體完全溶解后，置入烘箱，在180-2000C下加熱18?20h，冷卻至室溫，用磁鐵分離得到黑色固體，用去離子水和乙醇分別洗滌黑色固體5?7次，得磁性Fe304納米粒子； (2)分別稱取6.0-8.0g上述磁性Fe3O4納米粒子，13.5?15.0g十二烷基苯磺酸鈉，加入175?180mL質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液，超聲分散30?40min，再置于40?50 °C恒溫水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以600?700r/min攪拌5?6h，抽濾，得濾渣，用質(zhì)量濃度為50%乙醇溶液洗滌濾渣3?5次，將濾渣置于50?60°C烘箱中真空干燥45?48h，得表面修飾的磁性Fe3O4納米粒子； (3)稱取0.22?0.25g明膠，加入80?10mL去離子水，浸泡10?12h，在35?40°C恒溫水浴下以300r/min，攪拌I?2h，依次加入0.2-0.3g過氧化苯甲酰、7?8mL 二乙烯苯、24?25mL苯乙烯和11?12mL液蠟，繼續(xù)攪拌30?40min，升溫至45?50 °C，加入0.6-0.8g無水碳酸鈉和1.2?1.4g無水硫酸鎂，繼續(xù)升溫至80?85 °C，保溫I?2h，得混合液； (4)稱取2.0?3.0g上述步驟(2)制備的表面修飾磁性Fe3(k納米粒子加入上述混合液中，加熱升溫至95?96°C，保持溫度2?3h后，降溫至80?85°C，抽濾，得濾渣，用去離子水洗滌濾渣3~5次，將濾渣置入55?60°C烘箱，真空干燥20?24h，得改性聚苯乙烯磁性微球。
【文檔編號】C08F212/08GK106040309SQ201610477199
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】郭迎慶, 王龍
【申請人】郭迎慶