專利名稱：一種納米磁性硅橡膠及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米磁性有機高分子復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及ー種納米磁性硅橡膠及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在保證手術(shù)治療效果的前提下減少手術(shù)給患者帶來的創(chuàng)傷永遠是外科醫(yī)生所追求的目標之一。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和科技的進步，各類腔鏡及內(nèi)鏡技術(shù)的廣泛開展和應(yīng)用實現(xiàn)了外科醫(yī)生追求微創(chuàng)的夢想，使人類在疾病的手術(shù)治療方面邁入了ー個新的時代。但是，人們對于微創(chuàng)的追求永無止境，并采取種種措施來進ー步降低腔鏡手術(shù)的侵入性。為了實現(xiàn)這一目標，外科醫(yī)生們提出了單切口內(nèi)鏡手術(shù)(LESS)和完全消除切ロ的“無痕手木”(NOTES)。一系列早期的研究已經(jīng)證明了 LESS手術(shù)的安全性和可行性。通過減少套管/切ロ，可以獲得以下優(yōu)勢1、減少切口數(shù)量以改善美容效果；2、減少皮神經(jīng)的損傷從而減少術(shù)后疼痛；3、降低套管穿刺時腹壁血管出血的危險性；4、減少切ロ疝及形成粘連的風(fēng)險。但由于傳統(tǒng)手術(shù)器械和手術(shù)技術(shù)的限制，手術(shù)器械和觀察鏡頭均由同一切ロ進入，導(dǎo)致手術(shù)觀察視角單一，并且手術(shù)視角始終與手術(shù)器械處于同一軸向，容易相互干擾、碰撞。NOTES是以自然腔道(經(jīng)氣管、胃、結(jié)腸、陰道等)作為手術(shù)通路，而不經(jīng)傳統(tǒng)人體皮膚切ロ進行的內(nèi)鏡手術(shù)，具有腹部無疤痕、最大程度的減少術(shù)后疼痛、縮短住院時間和減少醫(yī)療開支等潛在優(yōu)勢，被稱為微創(chuàng)手術(shù)的第二次革命。該技術(shù)由于需要經(jīng)過較長的自然腔道后才能到達病灶區(qū)域，相關(guān)操作器械大多數(shù)依照軟式內(nèi)窺鏡的原理開發(fā)，同樣存在觀察視角與操作軸向重疊的問題。由于操作器械、鏡頭的限制，胸外科的NOTES手術(shù)目前還多局限于動物實驗階段，人體研究較少，對其手術(shù)安全性、有效性及倫理道德等尚待進ー步的評估和認證?？偟膩碚f，現(xiàn)有的腹腔鏡、內(nèi)鏡及相關(guān)器械用于單孔手術(shù)會限制操作、影響安全性，主要體現(xiàn)在1.無法進行有效的三角解剖；2.通過常規(guī)腔鏡或是內(nèi)鏡提供的視野較為局限，無法從多個視角觀察病灶區(qū)域；3.傳統(tǒng)的腔鏡操作器械在內(nèi)部或是外部碰撞。因此，腔鏡鏡頭和相關(guān)操作器械是目前最需要得到發(fā)展以滿足LESS和NOTES手術(shù)需求的兩個方面。尤其是鏡頭，要使得LESS手術(shù)和NOTES手術(shù)進ー步拓展適應(yīng)癥并替代傳統(tǒng)胸腔鏡手術(shù)，手術(shù)觀察鏡頭必須達到以下兩點要求1.有可以從不同視角觀察解剖區(qū)域和結(jié)構(gòu)的高保真視野；2.視角必須脫離主操作軸。為此，人們進行了不斷的探索和改進，但是，在先天具備穩(wěn)定的骨性胸廓的胸腔鏡手術(shù)領(lǐng)域，尚未見到相關(guān)技術(shù)的改良和應(yīng)用。采用ー種醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置，使得胸腔鏡手術(shù)的鏡頭部分不再拘泥于原有手術(shù)觀察孔的限制，可以從腔內(nèi)的多個角度觀察解剖區(qū)域，并且視角脫離了主操作軸，從而使得利用現(xiàn)有手術(shù)器械和技術(shù)進行胸部LESS手術(shù)變?yōu)榭赡?。磁性高分子材料是這種醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置不可缺少的部分，其性能影響磁力導(dǎo)航裝置的使用性能。
磁性高分子材料主要有兩種，一種是高分子化合物本身帶有磁性，如含ニ茂鐵鏈節(jié)單元的高分子材料，具有磁性。但這類高分子材料磁性較弱，制備過程較復(fù)雜。另ー種是含有磁性粒子的高分子復(fù)合材料。其中粘結(jié)釹鐵硼自問世以來，由于其易成型性，尺寸精度高，易批量生產(chǎn)，在計算機，微特電機和消費電子等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。但粘結(jié)釹鐵硼永磁體的缺點有易“生銹”，強度低等弱點(李飛，粘結(jié)釹鐵硼磁體開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀[J]，稀土，1999，1( 2): 63-66)。以納米Fe3O4為填料的高分子復(fù)合材料，其加工方便，材料性能優(yōu)異，是人們研究的熱點之一。沒有任何表面修飾物吋，F(xiàn)e3O4磁性納米粒子具有大的比表面積，呈疏水性，因此這些粒子聚集成較大的團簇，使粒徑増大，并且粒子間存在強的磁偶極子作用呈現(xiàn)鐵磁性。由于粒子之間的磁性吸引加上范德華力引起的絮凝，粒子體系極不穩(wěn)定，所以磁性納米粒子要想穩(wěn)定存在，表面修飾是必不可少的。目前，ー種常用的修飾是在制備Fe3O4磁性納米粒子時將表面活性劑或聚合物加入，即對其進行原位修飾，防止粒子的聚集，此種方法制得的粒子一般是單分散的且在溶液中較為穩(wěn)定；另外ー種常用的方法是用表面活性劑或聚合物對已制備好的Fe3O4磁性納米粒子進行表面修飾，形成核殼結(jié)構(gòu)，采用這種方法修飾后粒子表面還可以繼續(xù)偶聯(lián)很多具有生物活性的功能分子，但一般粒子直徑較大，目前研究的磁性納米粒子表面修飾后者居 多。對Fe3O4磁性納米表面修飾的傳統(tǒng)方法是將納米Fe3O4顆粒直接與硅烷偶聯(lián)劑在溶液中、于一定PH值下反應(yīng)，這使得納米Fe3O4顆粒羥基數(shù)目太多，導(dǎo)致硅烷偶聯(lián)劑接到納米Fe3O4顆粒上的數(shù)目過多，把納米Fe3O4顆?；臼前饋恚档土水a(chǎn)品的磁性；使用的溶劑往往易燃易爆、或者污染環(huán)境(I.秦昆華，馬文石，有機硅材料，2008，22(2):71-75 ;2.梁方毅、顧順超、周錦鑫，材料導(dǎo)報，2010，24 (16) :170-173)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種納米磁性硅橡膠，可用于醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置的納米磁性硅橡膠。本發(fā)明還提供了一種納米磁性硅橡膠的制備方法，該方法操作簡單，安全，適于エ業(yè)化生產(chǎn)。一種納米磁性硅橡膠，由A組份和B組份制成，其中，A組份和B組份的質(zhì)量比為O. 01 100 1 ；
所述的A組份由如下重量比例的原料組成
第一こ烯基硅油30 % 60 %
第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4 20 9Γ30 %
鉬催化劑，以Pt計2 ρρηΓ50 ppm
抑制劑O. 5 ppnTl50 ppm
第一白炭黑余量；
所述的B組份由如下重量比例的原料組成
ニ甲基含氫硅油O. 5% 20%
第二こ烯基硅油30 % 60 %第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4 20 9Γ30 %
第二白炭黑余量。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)將納米Fe3O4顆粒焙燒一段時間后再進行硅烷偶聯(lián)劑表面改性，一方面使得納米Fe3O4顆粒中殘余的羥基數(shù)目很少，克服了生產(chǎn)中因為納米Fe3O4顆粒表面羥基太多所造成的急劇增稠現(xiàn)象，降低了體系的粘度，増大了納米Fe3O4顆粒的填充量，大大提高了制品的磁力；同時利于納米Fe3O4顆粒上的羥基與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，實現(xiàn)了納米Fe3O4顆粒的表面改性，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點。因此，所述的第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4或第二經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4的制備方法包括步驟將納米Fe3O4先在200 0C "800で焙燒O. 5 h^lO h，再用硅烷偶聯(lián)劑在80で 180で表面處理10 min 12 h，分離得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe304。第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑與第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑可以相同也可以不同。
第一經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑優(yōu)選為5 ηηΓ80 nm ;第ニ經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑優(yōu)選為5 ηηΓ80 nm。優(yōu)選粒徑較小的Fe3O4納米顆粒，是因為(I)便于混合均勻，制備機械力學(xué)性能優(yōu)良的復(fù)合材料；(2)Fe304納米顆粒細，會使得其用量可以增加，能夠有效提高復(fù)合材料的磁性。所述的硅烷偶聯(lián)劑可選用本領(lǐng)域常用的硅烷偶聯(lián)劑，如KH-550硅烷偶聯(lián)劑、KH-560硅烷偶聯(lián)劑、KH-570硅烷偶聯(lián)劑、KH-590硅烷偶聯(lián)劑等中的ー種或兩種以上，優(yōu)選為KH-560硅烷偶聯(lián)劑，可進ー步降低A組份、B組份以及A組份和B組份混合時的急劇增稠現(xiàn)象。硅烷偶聯(lián)劑的用量一般為納米Fe3O4重量的O. 5 %-7. 5 %，優(yōu)選5%。所述的第一こ烯基娃油粘度為100m *pas 15000m *pas,進一步優(yōu)選為100 m *pas 8000 m *pas ;第二こ烯基娃油粘度為IOOm ·pas 15000m *pas,進一步優(yōu)選為100 m *pas 8000 m*pas。第一こ烯基娃油粘度與第二こ烯基娃油粘度可以相同也可以不同。如果こ烯基硅油粘度過低，研制的復(fù)合材料雖然納米Fe3O4用量可能很高，但復(fù)合材料很脆，沒有多少可使用性能；另ー方面，如果こ烯基硅油粘度過高，會使得復(fù)合材料太粘稠，納米Fe3O4用量可能很低，同時還難以加工，可施工性很差。所述的第一白炭黑為氣相法白炭黑、沉淀法白炭黑中的ー種或兩種，粒徑優(yōu)選為7nm 40 nm ;第二白炭黑為氣相法白炭黑、沉淀法白炭黑中的ー種或兩種,粒徑優(yōu)選為7 nm 40 nm。第一白炭黑的粒徑與第二白炭黑的粒徑可以相同也可以不同。白炭黑粒徑太大時，其用量不會太高，復(fù)合材料的均勻性較差，機械力學(xué)性能不會太好；但粒徑太小，雖然分散得很均勻，但會因白炭黑比表面積太大，增稠現(xiàn)象很明顯，用量也很有限，也不利于加工。所述的ニ甲基含氫硅油的含氫量以重量百分比計為I. OX 10_6 wt 9Γ1.6 wt %。一方面含氫娃油的氫含量范圍不可能超過I. 6 Wt %,另ー方面,優(yōu)選范圍內(nèi)做出的產(chǎn)品性能較好，而且其覆蓋的范圍很寬。所述的鉬催化劑選用氯鉬酸的四氫呋喃溶液、氯鉬酸的異丙醇溶液、H2PtCl6的異丙醇溶液、H2PtCl6的四氫呋喃溶液中的ー種或兩種以上；催化劑中H2PtCl6或氯鉬酸的質(zhì)量百分濃度為O. 5 % 50 %。所述的抑制劑選用丙炔醇、四甲基丁炔醇中的ー種或兩種。所述的納米磁性硅橡膠的制備方法，包括步驟(1)將第一こ烯基硅油、第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4、鉬催化劑、抑制劑和第一白炭黑混合均勻，得到A組份；
(2)將ニ甲基含氫硅油、第二こ烯基硅油、第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和第二白炭黑混合均勻，得到B組 份；
(3)將A組份和B組份按照質(zhì)量比為O.OflOO 1混合均勻，澆鑄于模具中固化成型，制得納米磁性娃橡膠。所述的固化溫度為25 V 150で，固化時間為O. 05 h 36 h。所述的固化在外加磁場作用下進行，這樣可使納米Fe3O4的磁力線定向排列，有利于提高納米磁性硅橡膠的磁性，所述的外加磁場的磁場強度為72 kA/m 1600 kA/m，外力ロ磁場的磁力線與模具軸向成0° 45°角。所述的納米磁性硅橡膠在作為醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置的磁性材料中的應(yīng)用，如胸腔鏡鏡頭及其相關(guān)器械等醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
現(xiàn)有技術(shù)中，納米Fe3O4顆粒表面未經(jīng)焙燒，使得納米Fe3O4顆粒羥基數(shù)目太多，導(dǎo)致硅燒偶聯(lián)劑接到納米Fe3O4顆粒上的數(shù)目過多,把納米Fe3O4顆?；臼前饋?降低了產(chǎn)品的磁性；本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中因為納米Fe3O4顆粒表面羥基太多所造成的急劇增稠現(xiàn)象，降低了體系的粘度，増大了納米Fe3O4顆粒的填充量，大大提高了制品的磁力。本發(fā)明的納米磁性硅橡膠，具有生物相容性，用于胸腔鏡鏡頭及其相關(guān)器械等醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置的研發(fā)及使用。本發(fā)明納米磁性硅橡膠的制備方法操作簡單，安全，適于エ業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式本發(fā)明可通過如下的實施例進ー步說明，但不受實施例范圍的限制。實施例I
將粒徑5 nm的納米Fe3O4在200で焙燒10 h，再置于為納米Fe3O4重量5 %的KH-550硅烷偶聯(lián)劑中，攪拌下于80で反應(yīng)2 h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣用無水こ醇洗滌至中性，真空干燥后在丙酮溶液中抽提24 h除去殘留的KH-550硅烷偶聯(lián)劑和KH-550硅烷偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生的、未接到Fe3O4上的產(chǎn)物，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe304。將40 g粘度100 mPa · s的こ烯基硅油、20 g上述經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4, H2PtCl6質(zhì)量百分濃度為20 %的H2PtCl6的異丙醇溶液2. I X 10_3 g (其中，以Pt計為2Xl(T4g,占2 ppm)、0. 5X 1(T4 g (占O. 5 ppm)四甲基丁炔醇和余量粒徑20 nm的氣相法白炭黑，混合均勻，制成100 g A組份。將40 g粘度100 mPa *s的こ烯基硅油、O. 5 g含氫量為I. 6 wt%的ニ甲基含氫硅油、20 g上述經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和39. 5 g粒徑20 nm的氣相法白炭黒，混合均勻，制成100 g B組份。將A組份和B組份按照質(zhì)量比10:1混合均勻，澆鑄于模具中，于150で固化O. 05h，獲得磁性復(fù)合材料即納米磁性硅橡膠，該納米磁性硅橡膠的磁場強度為25 kA/m，拉伸強度2. 2 MPa，硬度55 shore A，其性能符合醫(yī)用材料要求。
在制備A組份和B組份以及A組份和B組份混合過程中，沒有明顯的快速增稠現(xiàn)象，A組份和B組份混合引起的氣泡可以將混合物在室溫下靜置O. 6 h即可除去。
實施例2
將粒徑80 nm的納米Fe3O4在800で焙燒O. 5 h，再置于為納米Fe3O4重量5 %的KH-560硅烷偶聯(lián)劑中，攪拌下于100で反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣用無水こ醇洗滌至中性，真空干燥后在丙酮溶液中抽提24 h除去殘留的KH-560硅烷偶聯(lián)劑和KH-560硅烷偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生的、未接到Fe3O4上的產(chǎn)物，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe304。將40 g粘度100 mPa · s的こ烯基硅油、30 g上述經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4^H2PtCl6質(zhì)量百分濃度為10 %的H2PtCl6的四氫呋喃溶液O. 105 g (其中，以Pt計為5Xl(T3g,占50 ppm)、I X 1(T4 g (占Ippm)丙炔醇和余量粒徑7 nm的氣相法白炭黑，混合 均勻，制成100 g A組份。將40 g粘度100 mPa-s的こ烯基硅油、O. 5 g含氫量為O. 5 wt%的ニ甲基含氫硅油、30 g上述經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和29. 5 g粒徑7 nm的氣相法白炭黑,混合均勻，制成100 g B組份。將A組份和B組份按照質(zhì)量比I: I混合均勻，澆鑄于模具中，在磁場強度1600 kA/m、磁力線與模具軸向成0°角的外加磁場作用下，于25で固化36 h，獲得磁性復(fù)合材料即納米磁性硅橡膠，該納米磁性硅橡膠的磁場強度為360 kA/m,拉伸強度3. 5 MPa,硬度48shore A,其性能符合醫(yī)用材料要求。在制備A組分和B組分以及A組分和B組分混合過程中，沒有明顯的快速增稠現(xiàn)象，A組分和B組分混合引起的氣泡可以將混合物在室溫下靜置O. 5 h即可除去。外加磁場的存在，明顯提高了復(fù)合材料的磁性。
實施例3
將粒徑20 nm或80 nm的納米Fe3O4在800で焙燒O. 5 h，再置于為納米Fe3O4重量5%的KH-570硅烷偶聯(lián)劑中，攪拌下于100で反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣用無水こ醇洗滌至中性，真空干燥后在丙酮溶液中抽提24 h除去殘留的KH-570硅烷偶聯(lián)劑和KH-570硅烷偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生的、未接到Fe3O4上的產(chǎn)物，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的粒徑20 nm或80 nm 納米 Fe3O4。將60 g粘度100 mPa*s的こ烯基硅油、30g上述經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的粒徑20nm納米Fe3O4、氯鉬酸質(zhì)量百分濃度為10 %的氯鉬酸的四氫呋喃溶液(以Pt計為1.5X10_3g, 15 ppm)、lXl(T4g (占I ppm)四甲基丁炔醇和余量粒徑20 nm的沉淀法白炭黑，混合均勻，制成100 g A組份。將40 g粘度100 mPa-s的こ烯基硅油、20 g含氫量為I. OX 10_6 wt%的ニ甲基含氫娃油、30 g上述經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的粒徑80 nm納米Fe3O4和10 g粒徑20 nm的氣相法白炭黑，混合均勻，制成100 g B組份。將A組份和B組份按照質(zhì)量比O. 01:1混合均勻，澆鑄于模具中，在磁場強度800kA/m、磁力線與模具軸向成45°角的外加磁場作用下，于100で固化8 h，獲得磁性復(fù)合材料即納米磁性硅橡膠，該納米磁性硅橡膠的磁場強度為150 1^/!11，拉伸強度2.8 MPa，硬度52 shore A,其性能符合醫(yī)用材料要求。在制備A組份和B組份以及A組份和B組份混合過程中，沒有明顯的快速增稠現(xiàn)象，A組份和B組份混合引起的氣泡可以將混合物在室溫下靜置O. 8 h即可除去。外加磁場的存在，明顯提高了復(fù)合材料的磁性。
實施例4
將粒徑40 nm的納米Fe3O4在600で焙燒3 h，再置于為納米Fe3O4重量5 %的KH-590硅烷偶聯(lián)劑中，攪拌下于100で反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣用無水こ醇洗滌至中性，真空干燥后在丙酮溶液中抽提24 h除去殘留的KH-590硅烷偶聯(lián)劑和KH-590硅烷偶 聯(lián)劑水解產(chǎn)生的、未接到Fe3O4上的產(chǎn)物，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe304。將30 g粘度15000 mPa · s的こ烯基硅油、30 g上述經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4、氯鉬酸質(zhì)量百分濃度為10 %的氯鉬酸的四氫呋喃溶液(以Pt計為2X10_3 g，20ppm)、lXl(T4 g (占I ppm)丙炔醇和余量粒徑10 nm的氣相法白炭黑，混合均勻，制成100g A組份。將30 g粘度100 mPa · s的こ烯基硅油、20 g含氫量為I. O wt%的ニ甲基含氫硅油、30 g上述經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和20 g粒徑40 nm的氣相法白炭黑,混合均勻，制成100 g B組份。將A組份和B組份按照質(zhì)量比100:1混合均勻，澆鑄于模具中，在磁場強度600kA/m、磁力線與模具軸向成25°角的外加磁場作用下，于80で固化8 h，獲得磁性復(fù)合材料即納米磁性硅橡膠，該納米磁性硅橡膠的磁場強度為120 1^/!11，拉伸強度4.5 MPa，硬度62 shore A,其性能符合醫(yī)用材料要求。在制備A組份和B組份以及A組份和B組份混合過程中，沒有明顯的快速增稠現(xiàn)象，A組份和B組份混合引起的氣泡可以將混合物在室溫下靜置I h即可除去。外加磁場的存在，明顯提高了復(fù)合材料的磁性。
實施例5
將粒徑40 nm的納米Fe3O4在400で焙燒8h，再置于為納米Fe3O4重量5 %的KH-590硅烷偶聯(lián)劑中，攪拌下于100で反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾渣用無水こ醇洗滌至中性，真空干燥后在丙酮溶液中抽提24 h除去殘留的KH-590硅烷偶聯(lián)劑和KH-590硅烷偶聯(lián)劑水解產(chǎn)生的、未接到Fe3O4上的產(chǎn)物，得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe304。將60 g粘度8000 mPa-s的こ烯基硅油、20 g上述經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4、氯鉬酸質(zhì)量百分濃度為10 %的氯鉬酸的異丙醇溶液(以Pt計為2X 10_3 g，20 ppm)、lX10_4g (占I ppm)甲基丁炔醇和余量粒徑40 nm的沉淀法白炭黑,混合均勻，制成100 gA組份。將60 g粘度100 mPa · s的こ烯基硅油、10 g含氫量為O. 8 wt%的ニ甲基含氫硅油、20 g上述經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和10 g粒徑40nm的沉淀法白炭黑,混合均勻，制成100 g B組份。將A組份和B組份按照質(zhì)量比3. 33:1混合均勻，澆鑄于模具中，在磁場強度600kA/m、磁力線與模具軸向成15°角的外加磁場作用下，于60で固化12 h，獲得磁性復(fù)合材料即納米磁性硅橡膠，該納米磁性硅橡膠的磁場強度為320 1^/111，拉伸強度5.8 MPa，硬度60 shore A,其機械力學(xué)性能符合醫(yī)用材料要求。在制備A組份和B組份以及A組份和B組份混合過程中，沒有明顯的快速增稠現(xiàn)象，A組份和B組份混合引起的氣泡可以將混合物在室溫下靜置O. 6 h即可除去。外加磁場的存在，明顯提高了復(fù)合材料的磁性。
對比例I
將粒徑5 nm的納米Fe3O4置于為納米Fe3O4重量5 %的KH-550硅烷偶聯(lián)劑中，其余操作同實施例1，獲得磁性復(fù)合材料即納米磁性硅橡膠，該納米磁性硅橡膠的磁場強度為10kA/m,拉伸強度 I. I MPa,硬度 25shore A。
在制備A組份和B組份以及A組份和B組份混合過程中，均有明顯的快速增稠現(xiàn)象，A組份和B組份混合引起的氣泡需要經(jīng)減壓至-O. 96 MPa除氣泡6h才可除去，且在減壓脫氣泡的過程中，該復(fù)合材料粘度已經(jīng)增高很多，基本不具有可施工性。
權(quán)利要求
1.一種納米磁性硅橡膠，其特征在干，由A組份和B組份制成，其中，A組份和B組份的質(zhì)量比為O. Ol 100 1 ； 所述的A組份由如下重量比例的原料組成 第一こ烯基硅油30 % 60 % 第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4 20 9Γ30 % 鉬催化劑，以Pt計2 ρηΓ50 ppm 抑制劑O. 5 ppnTl50 ppm第一白炭黑余量； 所述的B組份由如下重量比例的原料組成 ニ甲基含氫硅油O. 5% 20% 第二こ烯基硅油30 % 60 % 第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4 20 9Γ30 %第二白炭黑余量； 所述的第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4或者第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4的制備方法包括步驟將納米Fe3O4先在200 °C 800°C焙燒O. 5 tTlO h，再用硅烷偶聯(lián)劑在80で 180で表面處理10 min 12 h，分離得到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4 ;第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑與第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑相同或不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磁性硅橡膠，其特征在于，第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑為5 nm 80 nm ； 第二經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4中納米Fe3O4粒徑為5 nnT80 nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磁性硅橡膠，其特征在于，所述的ニ甲基含氫硅油的含氫量以重量百分比計為LOXlO6 wt% I. 6 wt % ； 所述的第一こ烯基硅油粘度為100 m-pas ^15000 m ^pas ;第二こ烯基硅油粘度為100m · pas "15000 m · pas ;第一こ烯基娃油粘度與第二こ烯基娃油粘度相同或不同； 所述的第一白炭黑為氣相法白炭黑、沉淀法白炭黑中的ー種或兩種，粒徑為7 nm 40nm ;第二白炭黑為氣相法白炭黑、沉淀法白炭黑中的ー種或兩種,粒徑為7 nm 40 nm ;第一白炭黑的粒徑與第二白炭黑的粒徑相同或不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米磁性硅橡膠，其特征在于，所述的第一こ烯基硅油粘度為 100 m · pas 8000 m · pas ;第二こ稀基娃油粘度為 100 m · pas 8000 m · pas。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磁性硅橡膠，其特征在于，所述的鉬催化劑為氯鉬酸的四氫呋喃溶液、氯鉬酸的異丙醇溶液、H2PtCl6的異丙醇溶液、H2PtCl6的四氫呋喃溶液中的ー種或兩種以上；催化劑中H2PtCl6或氯鉬酸的質(zhì)量百分濃度為O. 5 9Γ50 % ； 所述的抑制劑為丙炔醇、四甲基丁炔醇中的ー種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磁性硅橡膠，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550硅烷偶聯(lián)劑、KH-560硅烷偶聯(lián)劑、KH-570硅烷偶聯(lián)劑、KH-590硅烷偶聯(lián)劑中的ー種或兩種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求f6任一項所述的納米磁性硅橡膠的制備方法，其特征在于，包括步驟(1)將第一こ烯基硅油、第一經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4、鉬催化劑、抑制劑和第一白炭黑混合均勻，得到A組份； (2)將ニ甲基含氫硅油、第二こ烯基硅油、第二經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和第二白炭黑混合均勻，得到B組份； (3)將A組份和B組份按照質(zhì)量比為O.OflOO 1混合均勻，澆鑄于模具中固化成型，制得納米磁性娃橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米磁性硅橡膠的制備方法，其特征在于，所述的固化在外加磁場作用下進行，外加磁場的磁場強度為72 kA/m 1600 kA/m，外加磁場的磁力線與模具軸向成0° 45°角。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的納米磁性硅橡膠的制備方法，其特征在干，固化溫度為25で 150 °C，固化時間為O. 05 h 36 h。
10.根據(jù)權(quán)利要求f6任一項所述的納米磁性硅橡膠在作為醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置的磁性材料中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米磁性硅橡膠，將由乙烯基硅油、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4、鉑催化劑、抑制劑和白炭黑組成的A組份以及由二甲基含氫硅油、乙烯基硅油、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米Fe3O4和白炭黑組成的B組份按照一定配比制成；該納米磁性硅橡膠，具有生物相容性和優(yōu)良的磁性，可用于胸腔鏡鏡頭及其相關(guān)器械等醫(yī)用磁力導(dǎo)航裝置的研發(fā)及使用。本發(fā)明還公開了一種納米磁性硅橡膠的制備方法，將A組份和B組份混合均勻后，澆模，在外加磁場作用下固化成型，制得；該方法操作簡單，安全，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01F1/42GK102690521SQ20121020168
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者楊軼娜, 閭夏軼 申請人:楊軼娜, 閭夏軼