CN113546565B - 一种介观磁力搅拌子以及介观磁力搅拌子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种介观磁力搅拌子以及利用溶液纺丝技术制备介观磁性搅拌子的方法，属于功能材料制备领域。磁子是常用的搅拌工具，而常见多为宏观尺度。近些年虽有少量关于纳米尺度搅拌子的工作，而介于纳米毫米之间的搅拌子未曾有报导,导致许多场景缺乏有效的搅拌工具。本工作提供一种快速、低成本、连续化制备介观尺度磁性搅拌子的方法，首先磁性颗粒经预先处理排列后与高分子聚合物溶液混合，经溶液纺丝工艺得到磁性纤维，而后纤维断裂即可得到磁搅拌子。该方法得到搅拌子形貌规整，尺寸可调，并且具有良好的磁响应性，可以提供磁搅拌，例如液体混合，机械搅拌破碎等。

Description

一种介观磁力搅拌子以及介观磁力搅拌子的制备方法
技术领域
本发明涉及一种介观磁力搅拌子以及介观磁力搅拌子的制备方法，属于功能纳米材料领域。
背景技术
搅拌是使多组分混合均匀最常用的化学操作，其方法简便易行且对搅拌液性质影响较小。但对于微小体系的搅拌，如液滴或者微流体，实现有效的搅拌就变得很困难。
宏观体系下的搅拌往往使用单一搅拌子进行搅拌，搅拌过程中会出现局部层流和循环流动的现象，导致搅拌效率低，不能使体系充分混合。搅拌子体积减小之后在搅拌过程中便可以使用多个搅拌子同时搅拌，这无疑对于打破局部层流和循环流动以增大搅拌效率具有重大意义。
对于微小液体内的磁搅拌需要与之对应的搅拌子。目前市面上能买到的最小的聚四氟乙烯为壳的搅拌子尺寸为5mm。无论是对微液滴还是微管道来说都太大。文献(Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,8570-8573)中采用溶液磁场诱导自组装的方法合成了纳米级别的磁力搅拌子，直径最大可以达到200nm左右。对于更大尺寸的磁力搅拌子，专利(CN111690999B)通过静电纺丝方法得到直径为200～800nm的磁力搅拌子。从宏观最小的毫米尺度到微观最大的上百纳米，之间仍然有较大的空间，该区间属于介观尺度，正好横跨宏观与微观。
据申请人了解，上述介观尺度下并未有关于磁力搅拌子的报道。但许多应用场景恰好需要引入该尺度范围的搅拌从而打破层流，带来液体的混合与促进溶质的扩散。例如，溶液过滤中的浓差极化层，微流控管道内的多通道液体混合等。
本专利提出借助纺织领域的溶液纺丝技术，来实现磁力搅拌子的一步包覆与成型。纺丝作为一种传统纺织加工技术，具有简单易操作的优点，生产的纤维直径从几百纳米到几百微米。仪器装置从实验室的单轴针头到可以工业化量产的连续纺丝车床，可以说它是一种连接微观材料到宏观应用的桥梁。其纺丝原理是将纺丝液通过纺丝针头挤出成丝，借助空气或者凝固浴发生相分离过程，使纤维成型，整个过程快速可控。制得的微米搅拌子直径尺寸范围为亚微米、微米级，长度范围从亚微米到宏观尺寸。这种纺丝结合超声破碎的方法操作简便、灵活、有效且可以大规模连续化生产，因此具有广阔的工业应用前景。
介观尺度磁力搅拌子适用于微小体积内的搅拌，可应用于微液体体系中，例如微流控管道、微液滴或化学微反应器等。
发明内容
本发明解决的技术问题是：首次提出了微米到毫米级别的磁力搅拌子，填补该尺寸产品的空白，弥补了搅拌子实际应用上的尺寸缺陷。为更多场景下的搅拌提供有效工具。
为了解决本发明的技术问题，提出的技术方案为：一种介观磁力搅拌子，磁力搅拌子由磁性核与高分子外壳组成，其直径范围可达到1微米到2毫米区间，搅拌子具有磁性，可在磁场作用下旋转。
为了解决本发明的技术问题，提出的另一技术方案为：，该介观磁力搅拌子截面尺寸在微米到毫米区间，其制备方法包括如下步骤：
S1：将高分子聚合物溶解于溶剂中，也可由均相溶液聚合直接得到聚合物溶液；
S2：将S1中的聚合物溶液与磁性材料混合制备成纺丝原液；
S3：将S2中的纺丝原液经外部磁场诱导后加入到料液供给器中，以一定的推进速度经喷丝口喷出，而后借助溶剂或者空气凝固成初生纤维，被纤维接收器收集；
S4：将S3中纤维经超声破碎成纤维棒，干燥，得到磁力搅拌子。
优选的，步骤S1所述高分子为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚4-乙烯吡啶(P4VP)，聚丙烯酸(PAA)，聚醋酸乙烯酯(PVA)，聚氧化乙烯(PEO)，聚乙烯醇(PVA)，聚己内酯(PCL)，聚乳酸(PLA)，醋酸纤维素(CA)，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)，聚丙烯腈(PAN)，聚乙烯亚胺(PEI)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚苯乙烯(PS)，聚酰胺(PA)，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚醋酸乙烯酯(PVAC)，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，聚乙烯基乙醚(PVE)，天然橡胶中的一种或者多种高分子混合。
优选的，步骤S2所述磁性材料为磁性γ-Fe2O3,Fe3O4,NiFe2O4,MnFe2O4,CoFe2O4,NdFeB,Fe、Co、Ni及其合金，Fe-N化合物，这些磁性颗粒，或以上磁性颗粒组装成的磁链。
优选的，步骤S3所述外部磁场诱导的方法增加颗粒排列的有序性，磁场通过条形或者环形磁铁直接施加，或者电感产生，磁场诱导时间为5～30s，使磁性材料在纺丝原液中有序排列。
优选的，步骤S3所述纺丝喷丝口直径在0.1mm～2mm，纺丝推进速度为0.01mL/min～0.5mL/min。
优选的，步骤S3描述纤维接收器为辊轮或者辊筒，卷绕速度为0～20m/min。
优选的，步骤S4所述超声功率为100～800W，时间为1～60min。
优选的，最佳性能搅拌子为，13wt％PAN/DMF纺丝液中通过超声混合30min加入110nm的油裂解法合成的磁纳米颗粒，磁场诱导10s后转入注射器；以喷丝孔直径为0.5mm，凝固浴为高纯水，初纺纤维干燥8h，然后325w超声破碎3min得到的直径为230μm，长度400μm磁搅拌子搅拌性能最佳，有效搅拌距离达到15.8cm。
优选的，该方法磁性材料与高分子可选范围宽，较易实现定制，无需用到高温度、高电压，仅借助传统的溶液纺丝与超声，即可获得磁力搅拌子，不仅尺寸连续可调，且具有较高的普适性；前期磁场的取向排列使得磁颗粒在内部有一定取向磁畴，磁性较强；磁力搅拌子外部包覆一层高分子聚合物保护壳，在搅拌时可以克服剪切力维持其各向异性的形貌。
有益效果
本发明制得的磁纳米搅拌子直径尺寸范围在亚微米、微米、毫米范围属于介观尺度。目前并未有报道关于该区间段的磁力搅拌子，该工作一定程度上填补了介观尺度磁力搅拌子产品空白，有望成为货架上的产品。为更多场景下的搅拌提供有效工具。例如影响纳滤膜膜通量的浓差极化层其液体厚度为几十微米，该尺度搅拌子正是破坏该液体层的最佳选择。
首次提出利用传统溶液纺丝技术制备磁力搅拌子。将宏观的传统的制备技术用于高性能的微观介观材料制备中，为更多同类型的相关材料的制备提供思路与技术范例。
传统溶液纺丝技术与静电纺丝技术截然不同。后者又被称为聚合物喷射静电拉伸纺丝法，需要将聚合物溶液或者熔体带上几千至几万伏高压静电，电场力足够大将聚合物液滴克服表面张力形成射流，射流喷射过程中溶剂蒸发或者固化。传统溶液纺丝无需高电压，设备简单，操作安全；另外，对纺丝聚合物溶液的电导率并无要求，因而高分子选择范围更广。静电纺丝过程中对环境参数要求更严格，如环境中的空气湿度和温度、气流速度等都对纤维成型造成很大的影响，而传统纺丝对环境依赖性相对较低。除此以外，两种纺丝法得到的材料尺寸不同：静电纺丝范围在纳米区间，很难达到两微米以上，传统纺丝主要在微米到毫米，因而以此超声得到的磁力搅拌子尺寸不同，适用不同应用场景。
本发明借助纺织领域的溶液纺丝技术，来实现磁力搅拌子的一步包覆与成型，磁颗粒在纺丝过程中外面包覆了高分子聚合物壳。相对于文献中在溶液中磁场诱导自组装包覆法相比。该方法快速高效、高分子聚合物可选范围比较宽容易实现功能定制。
磁力搅拌子的外观及形貌可以根据需求定制，其直径、长度以及长径比的调节简单易操作。以此来满足不同应用场景对尺寸的需求。具体的调节参数可参考实施例。
该方法使用料液供给器，喷丝孔，以及超声仪。未涉及高温、高压的加工过程，也未涉及复杂的设备。相对于常规磁力搅拌子制备过程，需要精准调控溶液中磁颗粒的浓度以及物化性质，而且只能低浓度一批一批的组装包覆，该方法操作简单。
本发明方法可以快速大量生产磁纳米搅拌子，从原料放进料液供给器到出来搅拌子仅需要不到一分钟的时间。经计算每小时可生产上百毫克级别搅拌子，相对于溶液中磁场诱导自组装法24小时的微克产量级别，是很大的提升。本发明借助溶液纺丝技术可以实现磁纳米搅拌子连续化生产，也就是从进料口，到出丝、溶液接收并且超声断裂以及最后的干燥过程可以是一条流水线，在实验室的连续化直接提供了工业化放大生产的模型。这是常规的溶液自组装法制备磁纳米搅拌子难以实现的。
从节能及安全角度来讲，不同于熔融纺丝需要高的电压提供较高的操作温度来融化高分子聚合物，不同于静电纺丝需要高的电压来提供库伦斥力拉伸纤维，溶液纺丝过程是在常温常压下进行的。
本方法并未涉及昂贵的化学药品以及合成难度高的材料，使用技术成熟以及商品化的磁颗粒外部通过纺丝这种传统低廉且可大规模制备的方法包覆一层高分子聚合物制得的磁力搅拌子成本较一般的功能材料要低。
材料本身的磁性有利于在使用过程以及使用后可通过磁场诱导实现简单快速高比率回收利用，磁场诱导时间为3～5秒，回收比率为90％以上。经磁铁回收重复使用，节约成本。
本发明利用溶液纺丝，实现磁颗粒/高分子聚合物核壳结构一步成型。相对于传统溶液中使用无机TEOS水解法包覆。该方法中的高分子聚合物可选范围比较宽容易实现功能定制、另外耐酸碱性能良好，在我们的测试中24小时强酸强碱的浸泡磁搅拌子仍然保有较强磁性。
该方法得到的磁力搅拌子磁性较强。文献及专利报道中磁性纤维的制备大部分是采用磁颗粒与纺丝液直接混合纺丝法，得到的材料磁颗粒是分散在整个纤维中内部，呈现出无序，甚至是团聚的现象，此类磁性纤维多用于电磁屏蔽等，并无磁搅拌方向的研究。本发明中利用磁场诱导进行了一定程度的定向排列，磁偶极矩相互作用排列起来的磁颗粒往往具有定向的磁畴，不仅具有较强的磁性，而且断裂以后可以在磁场诱导下旋转，实现溶液中搅拌的目的。且对比之前报道的经典方法制备磁纤维棒采用磁颗粒表面预处理，使用溶液将多余油酸配体洗掉的方法，该方法无需预处理，而是直接在配置好的纺丝液周围施加磁场，其颗粒排列方法，操作上更方便。效果在后续附图与实施例中亦有详细介绍。
本发明所提出的利用纺丝技术结合超声破碎制备微米级磁搅拌子的方法，该方法可以做到在短时间内制备出大量微米级磁搅拌子，不仅材料本身磁性较强，搅拌性能优异，且整个过程操作简便，快速可控，可实现连续化大批量生产，具备广阔的工业化应用前景。
附图说明
下面结合附图对本发明的作进一步说明。
图1.a：高温裂解法制备的Fe3O4纳米颗粒经磁场排列后的透射电子显微镜图；b：水热法制备的Fe3O4磁颗粒经磁场排列后的透射电子显微镜图；c：组装好的磁纳米链作为纤维内部提供磁性的材料，其扫描电子显微镜照片
图2.湿法纺丝制备磁纳米纤维的照片
图3.利用纺丝法制备的直径60微米、130微米、230微米、350微米、260微米、7.4微米的磁力搅拌棒的扫描电子显微镜图
图4.利用纺丝方法制备的直径为600微米，1000微米的磁力搅拌子的光学显微镜照片
图5.振动样品磁强计测得的磁力搅拌子的磁滞回线
图6.磁力搅拌子在罗丹明B染料溶液中搅拌效果图
图7.磁子在溶液中和被磁铁吸附到管壁的照片
图8是不同尺度磁力搅拌子对水通量的影响；
图9直径是70微米介观磁力搅拌子扫描电子显微镜图
具体实施方式
实施例1
采用油酸裂解法得到Fe3O4磁纳米颗粒，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径60μm，长度500μm的搅拌子。
1、取1ml合成的Fe3O4磁纳米颗粒加入到1.5ml PAN(10wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒为采用油酸裂解法制得的粒径在100nm左右的颗粒。具体步骤为将0.706g乙酰丙酮铁加入到油酸和苄基醚的混合物中共14mL。而后加热至290℃。冷却至室温即可得到粒径在100nm左右的Fe3O4纳米颗粒。
其中PAN纺丝液制备方法如下：取1.12g分子量为15万的PAN(聚丙烯腈)粉末加入到10mL DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶液中，常温磁力搅拌4小时,得到透明的均相PAN(13wt％)纺丝溶液。
2、取1ml复合纺丝液，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为1.0mm/min，纺丝针头内径0.22mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维经凝固水浴，牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为3r/min。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥4h，而后利用超声仪器325W破碎10min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为70μm，长度为350μm，形貌如图3a所示。
5、取10微升合成的粉末状的磁力搅拌子分散在一毫升水中，而后滴加在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为14.6cm。
实施例2
采用油酸裂解法得到Fe3O4磁纳米颗粒，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径130μm，长度400μm的搅拌子。
1、取1ml合成的Fe3O4磁纳米颗粒加入到1.5ml PAN(13wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒制备与PAN纺丝液制备方法同实施例1。
2、取1ml复合纺丝液，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为2.0mm/min，纺丝针头内径0.5mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维经凝固水浴，牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为2r/min。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥8h，而后利用325W超声仪器破碎3min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为130μm，长度为400μm，形貌如图3b所示。
5、取10微升合成的粉末状的磁力搅拌子分散在一毫升水中，而后滴加在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为15.2cm。
实施例3
采用油酸裂解法得到Fe3O4磁纳米颗粒，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径230μm，长度400μm的搅拌子。
1、取1ml合成的Fe3O4磁纳米颗粒加入到1.5ml PAN(10wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒制备与PAN纺丝液制备方法同实施例1。
2、取1ml复合纺丝液，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为3.0mm/min，纺丝针头内径0.5mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维经凝固水浴，牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为2r/min。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥8h，而后利用325W超声仪器破碎5min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为230μm，长度为400μm，形貌如图3c所示。
5、取10微升合成的粉末状的磁力搅拌子分散在一毫升水中，而后滴加在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为15.8cm。
实施例4
采用油酸裂解法得到Fe3O4磁纳米颗粒，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径350μm，长度400μm的搅拌子。
1、取1ml合成的Fe3O4磁纳米颗粒加入到1.5ml PAN(10wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒制备与PAN纺丝液制备方法同实施例1。
2、取1ml复合纺丝液，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为3.0mm/min，纺丝针头内径0.22mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维直接推注进入凝固水浴。
4、将收集的纤维干燥，而后利用超声仪器破碎5min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为350μm，长度为500μm，形貌如图3d所示。
5、取10微升合成的粉末状的磁力搅拌子分散在一毫升水中，而后滴加在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为11.0cm。
实施例5
采用水热法合成Fe3O4磁颗粒，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径260μm的搅拌子。
1、取0.8ml合成的Fe3O4磁纳米颗粒加入到1.5ml PAN(10wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒为采用水热法制得的粒径在300nm左右的颗粒。具体步骤为将0.3g二茂铁溶于30mL丙酮中，缓慢加入过氧化氢1.5mL。然后将混合溶液转移至50mL的Teflon衬里的不锈钢高压反应釜中，然后加热至200℃反应，72小时后，反应结束后，将高压反应釜自然冷却至室温。用丙酮将Teflon衬里内的产物洗涤分散在乙醇中备用。
其中PAN纺丝液制备方法见实施例1，
2、取1ml复合纺丝液注，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为1.0mm/min，纺丝针头内径0.22mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维经凝固水浴，牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为1r/min。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥，而后利用超声仪器破碎10min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为260μm的搅拌子，形貌如图3e所示。
5、搅拌性能测试：测试有效搅拌距离，操作是滴100μL去离子水在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。滴加10μL上述搅拌棒于离子水液滴中。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为10.8cm。
实施例6
采用购买的NdFeB磁颗粒，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径600微米的搅拌子。
1、取0.8微克合购买的2000目的NdFeB磁颗粒首先分散在500微升DMF中，而后转移到1.2ml PAN(10wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中PAN纺丝液制备方法见实施例1。
2、取1ml复合纺丝液注，经磁场排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为1.0mm/min，纺丝针头内径0.33mm。磁场通过接入220V电压于环绕的0.51mm铜电线圈内获得。
3、初生纤维经凝固水浴，牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为2r/min。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥，而后利用超声仪器破碎10min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为600μm的搅拌子，如图4a所示。
5、取10微升合成的粉末状的磁力搅拌子分散在一毫升水中，而后滴加在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为10.7cm。
实施例7
组装好的磁颗粒链，添加到纺丝液中，通过湿法纺丝以及超声破碎，制备出直径1000μm的搅拌子。
1、取0.8ml合成的磁颗粒链加入到1.5ml PAN(10wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒链是通过将实施1中合成好的磁纳米颗粒溶液与12mL异丙醇、去离子水混合置于4mL的玻璃样品瓶中，涡旋混合均匀后，立即放置在钕铁硼磁铁旁，静置过夜，使搅拌子先行进行排列。然后加入60μL氨水，和10μL正硅酸乙酯进行包覆固定。离心后取沉淀去上清液，用乙醇清洗沉淀，再分散在乙醇中，得到宽度为～80nm，长度～1μm的磁颗粒链，其扫描电子显微镜见图1c。
其中PAN纺丝液制备方法见实施例1，
2、取1ml复合纺丝液注，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为1.0mm/min，纺丝针头内径0.22mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维经凝固水浴，牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为1r/min。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥，而后利用超声仪器破碎10min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为1000μm的搅拌子，如图4b所示。
5、搅拌性能测试：测试有效搅拌距离，操作是滴100μL去离子水在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。滴加10μL上述搅拌棒于去离子水液滴中。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为8.5cm。
实施例8
采用油酸裂解法得到Fe3O4磁纳米颗粒，添加到纺丝液中，通过干法纺丝以及超声破碎，制备出直径7.4μm，长度50μm的搅拌子。
1、取0.5ml合成的Fe3O4磁纳米颗粒，加入到3ml PVC(12wt％)纺丝液中，超声分散30min。
其中磁纳米颗粒合成步骤见实施例1。
聚氯乙烯纺丝液的配置通过把2.25g分子量为20,000的聚氯乙烯高分子加入到10ml四氢呋喃与二甲基甲酰胺7：3的混合溶液中，常温下搅拌混合一小时，即可得到均质的12％wt纺丝液。
2、取10ml复合纺丝液注，经磁铁排列1min后加入注射器针管中进行推进，推进速率为12.0mm/min，纺丝针头内径0.51mm。此时所使用的为钕铁硼条形磁铁100*20*10mm。
3、初生纤维经热空气凝固，首先将纤维从喷丝孔引入纺丝甬道中，甬道内联通抽气开关，设置其加热温度为50摄氏度，经甬道出来的纤维丝牵伸卷绕到辊轮上，辊轮转速为25rpm。
4、将收集的纤维从辊轮上剥离，干燥，而后利用超声仪器破碎10min。此时得到的微米级磁搅拌子直径为7.4μm，形貌如图3f所示。
5、取10微升合成的粉末状的磁力搅拌子分散在一毫升水中，而后滴加在疏水板上，将该板放置在电热搅拌台上。打开搅拌器，观察其中搅拌“闪烁”，移动疏水板至无搅拌闪烁。测量疏水板至搅拌台距离为14.5cm。
实施例9
取实施例1中合成的粉末状的磁力搅拌子，加入到振动样品磁强计(VSM)中，测试其磁性，结果如图5。经测试其剩余磁化强度为4.7emu/g,矫顽力为150Oe。
实施例9
取实施例2中合成的搅拌子，在室温下分散在酸性(pH＝1)和碱性(pH＝12)溶液中，24小时，两个样品显示正常的磁力搅拌，透射电子显微镜显示其表面形貌没有变化，磁性测试显示其临界磁吸附距离没有变化。
实施例10
取500微升去离子在疏水板上，将该载玻片放置在搅拌台上，再滴加5μL 1mg/mL罗丹明B溶液，开启搅拌，记录3s、6s液滴颜色变化，拍照记录如图6所示，其中a为未添加搅拌子6s，b为添加搅拌子搅拌3s，c为添加搅拌子搅拌6s。另外取一块100*20*10mm的钕铁硼磁铁于液滴附近将磁子从混合均匀的液滴里提取出来，达到回收的目的，如图7所示，磁力搅拌子可以被磁铁完全吸引。
实施例11
如图8所述：微搅拌对纳滤膜过滤过程中水通量均有一定程度的提高，纳米级搅拌子对水通量的提高作用一般，效果在5％左右，微米级的磁搅拌子效果优于纳米级磁搅拌子。并且，随着磁搅拌子直径的增加，水通量的提升效果也随之增加,其中，直径210μm的微搅拌子提升效果在50％左右
本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种介观磁力搅拌子，其特征在于：磁力搅拌子由磁性核与高分子外壳组成，搅拌子具有磁性，可在磁场作用下旋转；
所述的介观磁力搅拌子的制备方法，包括如下步骤：
S1：将高分子聚合物PAN溶解于溶剂DMF中，或由均相溶液聚合直接得到聚合物溶液；其中PAN/DMF聚合物溶液中PAN的质量分数为13%；
S2：将S1中的聚合物溶液与磁性材料混合，通过超声混合30 min制备成纺丝原液，其中磁性材料为110 nm的油酸裂解法合成的磁纳米颗粒；
S3：将S2中的纺丝原液经外部磁场诱导后10 s加入到料液供给器中，以一定的推进速度经喷丝口直径为0.5 mm喷丝口喷出，而后借助溶剂凝固成初生纤维，溶剂为高纯水，被纤维接收器收集；
S4：将S3中初生纺纤维干燥8 h，然后325 w超声破碎3 min得到直径为230 μm，长度400μm的磁搅拌子，磁搅拌子有效搅拌距离达到15.8 cm。
2.根据权利要求1所述的介观磁力搅拌子，其特征在于：步骤S3描述纤维接收器为辊轮或者辊筒，卷绕速度为0～20 m/min。
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