PS-b-P2VP/Fe3O4纳米复合材料的制备与表征

doi:10.7503/cjcu20131296

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (5): 1080.doi: 10.7503/cjcu20131296

PS-b-P2VP/Fe₃O₄纳米复合材料的制备与表征

张志杰, 龚江, 谭海英, 姚坤, 唐涛()

中国科学院长春应用化学研究所, 高分子物理与化学国家重点实验室, 长春 130022

收稿日期:2014-01-02 出版日期:2014-05-10 发布日期:2014-03-06
作者简介:联系人简介: 唐涛, 男, 博士, 研究员, 博士生导师, 主要从事高分子化学与材料研究. E-mail:ttang@ciac.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 51233005, 51073149)资助

Preparation and Characterization of PS-b-P2VP/Fe₃O₄ Nanocomposites^†

ZHANG Zhijie, GONG Jiang, TAN Haiying, YAO Kun, TANG Tao^*()

State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry,Chinese Academy of Science, Changchun 130022, China

Received:2014-01-02 Online:2014-05-10 Published:2014-03-06
Contact: TANG Tao E-mail:ttang@ciac.ac.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.51233005, 51073149)

摘要/Abstract

摘要：

采用油酸表面改性的粒径均一的Fe₃O₄磁性纳米粒子(OA-Fe₃O₄)与具有微相分离结构的聚苯乙烯-b-聚2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)嵌段共聚物通过溶液共混, 得到具有超顺磁性的PS-b-P2VP/Fe₃O₄纳米复合材料. 结果表明, 在OA-Fe₃O₄质量分数为1%, 3%, 5%和10%时, 纳米粒子分散在PS相区; 但OA-Fe₃O₄含量为8%时, 纳米粒子在嵌段聚合物基体中的分散状态发生突变, 形成大尺寸聚集体并分散在整个基体中, 此时复合材料的流变行为发生相应变化.

关键词: Fe3O4磁性纳米粒子, 聚苯乙烯-b-聚2-乙烯基吡啶嵌段共聚物, 纳米复合材料, 分散状态

Abstract:

Oleic acid modified Fe₃O₄ nanoparticles(OA-Fe₃O₄) with uniform particle size were blended with polystyrene-b-poly(2-vinyl pyridine)(PS-b-P2VP) that had micro-phase separation structure using solution-mixing method. The resultant PS-b-P2VP/Fe₃O₄ nanocomposites were superparamagnetic. The results showed that OA-Fe₃O₄ nanoparticles were dispersed in the PS phase of PS-b-P2VP, when the mass fraction of OA-Fe₃O₄ was 1%, 3%, 5% and 10%. However, when the content of OA-Fe₃O₄ was 8%, the dispersion of OA-Fe₃O₄ particles in the PS-b-P2VP matrix changed dramatically. In this case, the nanoparticles formed large aggregates, which were dispersed across PS-b-P2VP matrix. Meanwhile the rheological properties of PS-b-P2VP/Fe₃O₄ nanocomposites also changed.

Key words: Fe3O4 magnetic nanoparticles, PS-b-P2VP block copolymer, Nanocomposite, Dispersion state

中图分类号:

O631

TrendMD:

张志杰, 龚江, 谭海英, 姚坤, 唐涛. PS-b-P2VP/Fe₃O₄纳米复合材料的制备与表征. 高等学校化学学报, 2014, 35(5): 1080.

ZHANG Zhijie, GONG Jiang, TAN Haiying, YAO Kun, TANG Tao. Preparation and Characterization of PS-b-P2VP/Fe₃O₄ Nanocomposites^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(5): 1080.

图/表 8

Fig.1 TEM images of PS-b-P2VP nanocomposites with different mass fraction of OA-Fe3O4^ Mass fraction of OA-Fe3O4: (A) 0; (B) 1%; (C) 3%; (D) 5%; (E) 8%; (F) 10%.

Fig.2 High-resolution TEM images of PS-b-P2VP nanocomposites with 8%(A, B) and 10%(C, D) OA-Fe3O4

Fig.3 DSC curves of pure PS-b-P2VP(BCPs) and PS-b-P2VP/OA-Fe3O4 nanopcomposities(PNCs)^a. Pure BCPs; b. 1%NPs; c. 3%NPs; d. 5%NPs; e. 8%NPs; f. 10%NPs.

Fig.4 Thermogravimetric analysis of pure BCPs and PNCs in N2(A) and air(B)

Table 1 TGA data under nitrogen condition for pure BCPs and PNCs

Sample	T_ini/℃	T_max/℃	Residue at 550 ℃ (%, mass fraction)
Pure BCPs	340.8	408.6	0.5
1%NPs	340.3	409.8	1.1
3%NPs	341.5	410.1	3.9
5%NPs	342.4	411.3	6.3
8%NPs	342.9	412.5	8.5
10%NPs	347.8	416.6	12.4

Table 2 TGA data under air condition for pure BCPs and PNCs

Sample	T_ini/℃	T_max/℃	Residue at 550 ℃ (%, mass fraction)
Pure BCPs	335.3	391.6	0.6
1%NPs	335.7	392.2	1.7
3%NPs	336.1	393.2	5.0
5%NPs	336.6	393.8	6.8
8%NPs	338.1	395.1	9.8
10%NPs	341.3	398.6	13.2

Fig.5 Complex viscosity(η*)(A), storage modulus(G')(B) and loss modulus(G″)(C) as a function of frequency for pure BCPs and PNCs

Fig.6 Room temperature hysteresis loop of the PNCs with different particle loadings

参考文献 27

[1]	Xiong Y., Xie Y., Li Z., Wu C., Chem.:Eur. J., 2003, (9), 1645—1651
[2]	Althues H., Henle J., Kaskel S., Chem. Soc. Rev., 2007, 36, 1454—1465
[3]	Shan X. Y., Tai Q. L., Hu Y. Y., Song Y. L., Yuan G. J., Lu Z. M., Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(10), 2431—2436
	(单雪影, 台启龙, 胡摇源, 宋摇磊, 袁国杰, 卢兆明.高等学校化学学报, 2013,34(10), 2431—2436)
[4]	Sahoo Y., Goodarzi A., Swihart M. T., Ohulchanskyy T. Y., Kaur N., Furlani E. P., Prasad P. N., J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 3879—3885
[5]	Cheng F. Y., Su C. H., Yang Y. S., Yeh C. S., Tsai C. Y., Wu C. L., Wu M. T., Shieh D. B., Biomaterials, 2005, 26, 729—738
[6]	Gupta A. K., Gupta M., Biomaterials, 2005, 26, 3395—3404
[7]	Arruebo M., Fernández-Pacheco R., Ibarra M. R., Santamaría J., Nano Today, 2007, 2(3), 22—32
[8]	Wang Y., Wang X. Y., Lv Y. Y., Xu W. B., Guo Y., Xu L., Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(12), 2866—2870
	(王岩, 王笑英, 吕言云, 许文彬, 郭轶, 徐力.高等学校化学学报, 2013,34(12), 2866—2870)
[9]	Maeda Y., Yoshino T., Matsunaga T., J. Mater. Chem., 2009, 19, 6361—6366
[10]	Lu A. H., Salabas E. L., Schüth F., Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 1222—1244
[11]	Dressman D., Yan H., Traverso G., Kinzler K. W., Vogelstein B., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 2003, 100, 8817—8822
[12]	Fu M. X., Chen F. F., Zhang J. X., Shi G. Q., J. Mater. Chem., 2002, 12, 2331—2333
[13]	Frickel N., Greenbaum A. G., Gottlieb M., Schmidt A. M., J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 10946—10954
[14]	Song H. M., Kim Y. J., Park J. H., J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 5397—5404
[15]	Song L. X., Du F. Y., Yang J., Dang Z., Yang J., Shao Z. C., Soft Matter, 2011, 7, 6671—6677
[16]	Chiu J. J., Kim B. J., Kramer E. J., Pine D. J., J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 5036—5037
[17]	Lin Y., Daga V. K., Anderson E. R., Gido S. P., Watkins J. J., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 6513—6516
[18]	Park J., An K., Hwang Y., Park J. G., Noh H. J., Kim J. Y., Park J. H., Hwang N. M., Hyeon T., Nat. Mater., 2004, 3, 891—895
[19]	Parsonage E., Tirrell M., Macromolecules, 1991, 24, 1987—1995
[20]	Förster S., Zisenis M., Wenz E., Antonietti M., J. Chem. Phys., 1996, 104, 9956—9970
[21]	Bai F., Wang D. S., Huo Z. Y., Chen W., Liu L. P., Liang X., Chen C., Wang X., Peng Q., Li Y. D., Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 6650—6653
[22]	Lo C. T., Chang Y. C., Wu S. C., Lee C. L., Colloid. Surface A, Physicochem. Eng. Aspects, 2010, 368, 6—12
[23]	Sun Y. Y., Zhang Z. Q., Moon K. S., Wong C. P., J. Polym. Sci. Part B, Polym. Phys., 2004, 42, 3849—3858
[24]	Han C. D., Kim J. K., Polymer, 1993, 34, 2533—2539
[25]	Wode F., Tzounis L., Kirsten M., Constantinou M., Georgopanos P., Rangou S., Zafeiropoulos N. E., Avgeropoulos A., Stamm M., Polymer, 2012, 53, 4438—4447
[26]	Panda R. N., Gajbhiye N. S., Balaji G., J. Alloy. Compd., 2001, 326, 50—53
[27]	Sohn B. H., Cohen R. E., Papaefthymiou G. C., J. Magn. Magn. Mater., 1998, 182, 216—224

PS-b-P2VP/Fe₃O₄纳米复合材料的制备与表征

Preparation and Characterization of PS-b-P2VP/Fe₃O₄ Nanocomposites^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	宁湫洋, 李万程. 平面型乙醇快速响应气敏传感器的制备[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(8): 1745.
[2]	武营飞,李洪昱,蔡磊,贺爱华. 高耐磨低生热NBR/TBIR复合材料的结构与性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(3): 565.
[3]	王乙涵,尹强,杜凯,殷勤俭. 聚吡咯/聚苯胺二元复合纳米管及其热电性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(1): 175.
[4]	毛龙, 刘跃军, 范淑红. 聚吡咯改性层状黏土/聚己内酯抗菌纳米复合材料的制备与性能[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(8): 1726.
[5]	张克杰, 李宇, 夏源, 韩烁, 曹静, 王瀚漾, 罗文韬, 周志萍. 核壳结构CdS/CuS纳米复合材料的制备及光催化性能[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(3): 489.
[6]	韩东来,李博珣,杨硕,闫永胜,杨丽丽,刘洋,李春香. Fe₃O₄@Au核-壳纳米复合材料的制备及对农药福美双的SERS检测研究[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(10): 2067.
[7]	康媛媛, 郭泽清, 周剑平. MoS₂/Na₂Fe₂Ti₆O₁₆的水热制备及吸附性能[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(7): 1364.
[8]	王海丹, 王丽, 徐梅, 黄丽晨, 宋贤良. Bi₂WO₆/TiO₂纳米复合材料对乙烯的光催化降解[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(5): 996.
[9]	刘星, 王文俊, 邵自强, 李磊. 纳米纤维素/聚乳酸全绿色纳米复合材料的制备及性能[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(2): 373.
[10]	王雪丽, 王振新. 基于部分还原氧化石墨烯纳米复合材料的肿瘤靶向光动力-光热联合治疗剂的制备[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(10): 2185.
[11]	杜文修, 杨娟, 桑玉祥, 张莉莉, 赵南, 徐凯, 程晓农. Ag/Fe₃O₄/rGO纳米复合材料的制备及抗菌性能[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(3): 346.
[12]	王晓丹, 徐丹丹, 吕维忠, 刘婧媛, 刘琦, 景晓燕, 王君. 抗癌载药体系Fe₃O₄@ZIF-8@PA的合成及药物释放[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(11): 1927.
[13]	冯晓磊, 曲宗凯, 陈俊, 王登登, 陈旭, 杨文胜. NiFe₂O₄/NiO纳米复合材料的制备及电催化水氧化性能[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(11): 1999.
[14]	刘尧华, 林宇, 张栋葛, 陈春蕾, 吴国章, 张衍, 栾伟玲. 天然橡胶/石墨烯纳米复合材料的制备及耐核辐射性能[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(7): 1402.
[15]	张龄月, 迟娅楠, 单桂晔, 陈艳伟, 刘娜. 谷胱甘肽修饰金纳米棒的制备及与Cu²⁺的作用[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(7): 1239.