Способ получения инкапсулированных магнитных частиц на основе железа, устойчивых в кислой среде
Владельцы патента RU 2734552:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Изобретение относится к получению инкапсулированных магнитных частиц на основе железа, которые могут быть использованы для создания магнитных сорбентов тяжелых и радиоактивных металлов. Способ включает сополимеризацию триэтиленгликоля диметакрилата с льняным маслом в присутствии карбонильного железа со средним размером частиц 3 мкм и 2,2'-азобисизобутиронитрила в водном растворе поливинилового спирта, которую осуществляют при интенсивном перемешивании и температуре 80°С в течение 3 ч и после которой инкапсулированные частицы на основе железа отделяют с помощью магнита, промывают и сушат при температуре 60°С в течение 4 ч. При этом сополимеризацию осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбонильное железо 1,0-2,0, 2,2'-азобисизобутиронитрил 0,05-0,06, льняное масло 2,5-3,0, поливиниловый спирт 3,0-4,0, вода 90, триэтиленгликоля диметакрилат до 100. Изобретение обеспечивает экологичное получение инкапсулированных магнитных частиц на основе железа, устойчивых в кислой среде. 1 пр.
Изобретение относится к способу получения инкапсулированных магнитных частиц на основе железа, устойчивых в кислой среде, которые могут быть использованы для создания магнитных сорбентов тяжелых и радиоактивных металлов.
Известны способы получения инкапсулированных магнитных частиц на основе магнетита и полистирола (пат. США №4654267), сополимера молочной и гликолевой кислот (пат. США №9757482) или сополимеров (мет)акриловых эфиров и этиленненасыщенных карбоновых кислот (пат. США №5814687). Однако приведенные в указанных патентах способы имеют ряд недостатков: 1) необходимость трудоемкого синтеза наночастиц магнетита с использованием дорогостоящих реагентов; 2) трудность регулирования формы и размера частиц, поскольку частицы магнетита склонны к агрегированию; 3) необходимость применять токсичные органические растворители, что приводит к удорожанию процесса и загрязнению окружающей среды; 4) сложность диспергирования частиц магнетита в водной фазе из-за их осаждения; 5) низкие магнитные свойства получаемых инкапсулированных магнитных частиц.
Наиболее близким к заявленному способу (прототипом) является способ получения инкапсулированных магнитных частиц с использованием карбонильного железа, которое не склонно к агрегированию, обладает большой магнитной силой, легко диспергируется, не требует многостадийного синтеза (Cho М. S., Lim S. Т., Jang I. В., Choi Н. J., Jhon М. S. Encapsulation of spherical iron-particle with PMMA and its magnetorheological particles // IEEE Transactions on magnetics. 2004. Vol. 40. №4. P. 3036-3038). Однако указанные частицы не предназначены для использования в кислых средах.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка экологичного и дешевого способа получения инкапсулированных магнитных частиц на основе железа, устойчивых в кислой среде.
Для решения поставленной задачи предлагается получать магнитные инкапсулированные частицы на основе железа, устойчивые в кислой среде сополимеризацией триэтиленгликоля диметакрилата с льняным маслом в присутствии инициатора радикальной полимеризации 2,2'-азобисизобутиронитрила в водном растворе поливинилового спирта при следующих соотношениях компонентов (масс. %):
| Карбонильное железо (средний размер частиц 3 мкм) | 1-2 |
| 2,2'-азобисизобутиронитрил | 0,05-0,06 |
| Льняное масло | 2,5-3,0 |
| Поливиниловый спирт | 3-4 |
| Вода | 90 |
| Триэтиленгликоля диметакрилат | остальное до 100 |
Изобретение иллюстрируется следующим примером:
В двугорлую колбу, оснащенную обратным холодильником и верхнеприводной пропеллерной мешалкой, загружают карбонильное железо, 2,2'-азобисизобутиронитрил, заливают триэтиленгликоля диметакрилат и льняное масло. После полного растворения 2,2'-азобисизобутиронитрила в триэтиленгликоля диметакрилате, в колбу приливают заранее приготовленный раствор поливинилового спирта в дистиллированной воде. После этого при интенсивном перемешивании (900 об/мин) содержимое колбы нагревают при температуре 80°С в течение 3 часов. Далее с помощью магнита отделяют железо и промывают его несколько раз дистиллированной водой. После этого инкапсулированное железо сушат в сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 4 часов.
Состав исходных компонентов следующий (мас. %):
| Карбонильное железо (средний размер частиц 3 мкм) | 1 |
| 2,2'-азобисизобутиронитрил | 0,05 |
| Льняное масло | 2,95 |
| Поливиниловый спирт | 4 |
| Вода | 90 |
| Триэтиленгликоля диметакрилат | 2 |
Способ получения устойчивых в кислой среде инкапсулированных магнитных частиц на основе железа, включающий сополимеризацию триэтиленгликоля диметакрилата с льняным маслом в присутствии карбонильного железа со средним размером частиц 3 мкм и 2,2'-азобисизобутиронитрила в водном растворе поливинилового спирта, которую осуществляют при интенсивном перемешивании и температуре 80°С в течение 3 ч и после которой инкапсулированные частицы на основе железа отделяют с помощью магнита, промывают и сушат при температуре 60°С в течение 4 ч, при этом сополимеризацию осуществляют при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| карбонильное железо | 1,0-2,0 |
| 2,2'-азобисизобутиронитрил | 0,05-0,06 |
| льняное масло | 2,5-3,0 |
| поливиниловый спирт | 3,0-4,0 |
| вода | 90 |
| триэтиленгликоля диметакрилат | до 100 |
