Способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций

Способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций

Реферат

 

Изобретение относится к получению пленочных полимерных нанокомпозиций, содержащих неорганический магнитный компонент, и может быть использовано для создания магнитных регистрирующих сред с высокой плотностью записи, а также магнитных сенсоров. Предложен способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций обработкой полимерной композиции, состоящей из поливинилового спирта, воды и смеси водорастворимых солей трех- и двухвалентного железа вначале, по крайней мере, одним водорастворимым диальдегидом (сшивающий агент) при рН от 0 до 3. Затем проводят обработку водным раствором щелочи при введении щелочи в количестве, по крайней мере, обеспечивающем полное протекание реакции щелочного гидролиза смеси солей железа с образованием смеси магнетита и магемита. Техническим результатом является получение полимерных нанокомпозиций с широким диапазоном составов, при этом нанофаза может находиться как в блокированном, так и в суперпарамагнитном состоянии.

Изобретение относится к области получения пленочных полимерных нанокомпозиций на основе поливинилового спирта (ПВС), обладающих магнитными свойствами, благодаря присутствию в них магнитной нанофазы неорганического компонента (смеси магнетита Fе₃O₄ и магемита -Fе₂O₃). Такие композиции могут быть использованы для создания магнитных регистрирующих сред с высокой плотностью записи и хранения информации, а также магнитных сенсоров. При этом общепринятый термин "нанокомпозиция" обычно используется для микрогетерогенных высокодисперсных систем в твердом агрегатном состоянии, содержащих два и более компонента, с размером частиц дисперсной фазы, не превышающим ~ 100 нанометров (нм), которая распределена в непрерывной дисперсионной среде, называемой матрицей.

Следует отметить, что наночастицы магнетита и магемита в полимерной матрице могут находиться в двух различных магнитных состояниях - блокированном и суперпарамагнитном. При этом под суперпарамагнитным состоянием в общепринятом смысле этого термина подразумевается состояние системы магнитоупорядоченных наночастиц при температуре выше температуры блокирования Т_B, когда эта система ведет себя как парамагнетик. Блокированное состояние подразумевает состояние системы магнитоупорядоченных наночастиц ниже Т_B, когда эта система ведет себя как ферромагнетик, если дисперсная фаза. ферромагнитна (И. П.Суздалев, А.С.Плачинда, В.Н.Буравцев, Ю.В.Максимов, С.И.Рейман, В. И. Хромов, Д.А.Дмитриев. Хим. Физика. Т. 17. 7. С.104, 1998; P.Prene, E. Trong, J-P.Jolivet, J.Livage, R.Cherkaoui, M.Nogues, J-L.Dormann, D.Fiorani. IEEE Trans. on magnetics. V. 29. 6. P.2658, 1993). Анализ магнитного состояния частиц нанофазы окислов железа традиционно проводят методом гамма-резонансной (мессбауэровской) спектроскопии по наличию или отсутствию в спектрах магнитной сверхтонкой структуры (секстета) или квадрупольного дублета, характерных соответственно для состояния ниже и выше Т_B, и путем измерения намагниченности по наличию или отсутствию магнитного гистерезиса и связанной с ним остаточной намагниченности. Нанокомпозиции в блокированном состоянии перспективны для создания магнитных регистрирующих сред, нанокомпозиции в суперпарамагнитном состоянии могут быть использованы при разработке магнитных сенсоров на основе не так давно обнаруженного и интенсивно изучающегося в настоящее время так называемого эффекта гигантского (отрицательного или положительного) магнитосопротивления (эффект GMR). Явление GMR, характерное для наносистем в суперпарамагнитном состоянии, заключается в сильном изменении электрического сопротивления композиции (более 1%) при наложении на нее магнитного поля (А.Е. Berkowitz, Phys. Rev. Lett. V.68. P.3745, 1992; А.Е. Варфоломеев, А.В. Волков, Д.Ю. Годовский, Г.А. Капустин, М.А. Москвина. Письма в ЖЭТФ. Т. 67, вып. 1. С.37, 1998).

Известен способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций на основе ПВС и магнитных оксидов железа - смеси магемита -Fе₂O₃ и магнетита Fе₃O₄ - с размером частиц 5,8 нм и содержанием дисперсного компонента до 1,8 об.% в суперпарамагнитном при комнатной температуре состоянии путем полива водного раствора ПВС с золем указанных оксидов железа, предварительно полученного щелочным гидролизом водного раствора смеси солей трех- и двухвалентного железа в присутствии ПВС (H. Pardoe, W. Chua-anusorn, T.G. St. Pierre, J.Dobson. J.Magn. Magn. Mater. V. 225. P.41. 2001). Эффект GMR в полученных композициях не исследовался.

Известен способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций на основе ПВС и магнитного оксида железа магемита с размером частиц 5,2-10,7 нм и содержанием дисперсного компонента до 21 об.% путем полива водного раствора ПВС с золем магемита с последующей сушкой. Водный раствор ПВС - магемит получали путем смешения водных растворов ПВС и золя магемита, предварительно полученного щелочным гидролизом водного раствора смеси солей трех- и двухвалентного железа с последующей пептизацией образующегося осадка оксида железа в кислой среде (P. Prene, E. Trong, J-P. Jolivet, J. Livage, R. Cherkaoui, M. Nogues, J-L. Dormann, D. Fiorani. IEEE Trans. on magnetics. V. 29. 6. P. 2658, 1993). Эффект GMR в полученных нанокомпозициях не исследовался. Все нанокомпозиции (кроме одной) при комнатной температуре находятся в суперпарамагнитном состоянии. Одна нанокомпозиция с низким содержанием дисперсного компонента 0,53 об.% получена в блокированном состоянии.

Наиболее близким к заявляемому является известный способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций обработкой полимерной композиции, состоящей из химически несшитого ПВС, воды и смеси водорастворимых солей трех- (FеСl₃) и двухвалентного железа (FeCl₂) в мольном соотношении от 1 до 2 соответственно, водным раствором щелочи (едкого натра) при введении щелочи в количестве, по крайней мере, обеспечивающем полное протекание реакции щелочного гидролиза смеси солей железа с образованием смеси магнетита и магемита, позволяющий получать пленочные полимерные нанокомпозиции с максимальным содержанием оксидов железа 24 об.%, находящиеся при комнатной температуре в суперпарамагнитном состоянии (А.Е. Варфоломеев, А.В. Волков, Д.Ю. Годовский, Г. А. Капустин, М. А. Москвина. Письма в ЖЭТФ. Т. 67, вып. 1. С.37, 1998 - прототип). В полученных нанокомпозициях обнаружен эффект GMR.

Недостатками указанного способа являются плохие механические свойства химически несшитых композиций в водной среде и связанные с этим трудности их получения, относительно невысокое содержание оксидов железа в композиции и невозможность получения нанокомпозиций с дисперсной фазой в блокированном состоянии при комнатной температуре.

Техническая задача изобретения заключается в разработке способа получения пленочных полимерных нанокомпозиций, характеризующихся средним размером частиц от 10 до 20 нм при наличии широкого диапазона концентраций дисперсного компонента (до 47 об.%), в котором нанофаза может находиться как в блокированном, так и в суперпарамагнитном состоянии, причем в суперпарамагнитном состоянии полимерная нанокомпозиция обладает свойством сильного изменения своего электрического сопротивления при наложении на нее магнитного поля (эффект GMR).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения пленочных полимерных нанокомпозиций обработкой полимерной композиции, состоящей из ПВС, воды и смеси водорастворимых солей трех- и двухвалентного железа, водным раствором щелочи при введении щелочи в количестве, по крайней мере обеспечивающем полное протекание реакции щелочного гидролиза смеси солей железа с образованием смеси магнетита и магемита, перед обработкой водным раствором щелочи полимерную композицию обрабатывают по крайней мере одним водорастворимым диальдегидом при рН от 0 до 3 в присутствии кислоты в качестве подкисляющего агента.

В качестве водорастворимого диальдегида можно использовать, например, глиоксаль ОНССНО (ГО), сукциновый диальдегид ОНС(СН₂)₂СНО (СД), глутаровый диальдегид ОНС(СH₂)₃СНО (ГД) и другие или смесь таких диальдегидов, причем обработку композиции диальдегидом или смесью диальдегидов необходимо проводить в кислой водной среде при рН от 0 до 3 в присутствии кислоты в качестве подкисляющего агента. В данных условиях осуществляется химическая сшивка молекул ПВС за счет образования ацетальных связей между гидроксильными группами матрицы ПВС и альдегидными группами диальдегида. В качестве подкисляющего агента при этом можно использовать как неорганические, так и органические кислоты, например серную кислоту, соляную кислоту, уксусную кислоту или смесь кислот.

В этих условиях обработку композиции, по крайней мере, одним диальдегидом можно проводить как при комнатной, так и при иной температуре. Обработку можно проводить в широком интервале значений рН, например от 0 до 3, предпочтительно 1. В данных условиях количество вводимого водорастворимого диальдегида по отношению к количеству ПВС и концентрация диальдегида в водном растворе может варьироваться в широких пределах, что обеспечивает различный процент сшивки гидроксильных групп ПВС.

В качестве исходного ПВС может быть использован любой несшитый полимер в широком интервале значений молекулярной массы.

В качестве водорастворимых солей трех- и двухвалентного железа могут быть использованы любые растворимые в воде соли железа, например хлориды, сульфаты, нитраты и другие, предпочтительно хлориды.

В качестве щелочи можно использовать любые водорастворимые основания, например едкий натр, едкое кали, нашатырный спирт и другие, или их смесь.

Количество вводимой смеси водорастворимых солей трех- и двухвалентного железа по отношению к количеству ПВС может варьироваться в широких пределах, обеспечивая тем самым различное содержание магнитных оксидов железа в получаемой полимерной нанокомпозиции.

Количество воды в композиции перед ее обработкой водным раствором щелочи можно варьировать в широких пределах, предпочтительно от 5 до 97 мас.% по отношению к суммарной массе ПВС и воды. Эти пределы определяются как концентрацией используемых для приготовления композиции водных растворов ПВС и солей железа, так и наличием или отсутствием стадии сушки композиции после ее обработки водным раствором диальдегида.

Количество вводимой щелочи в водном растворе необходимо брать, по крайней мере, обеспечивающем полное протекание реакции щелочного гидролиза смеси солей трех- и двухвалентного железа с образованием смеси магнетита и магемита в объеме полимерной матрицы, или, что лучше, избыток. При этом концентрацию водного раствора щелочи можно варьировать в широких пределах, предпочтительно от 6 до 10 моль/л.

Мольное отношение солей трех- и двухвалентного железа в водном растворе можно варьировать в широких пределах, предпочтительно от 0,5 до 2.

Толщину пленочных нанокомпозиций можно варьировать в широких пределах от 1 до 300 мкм (пленки от 1 до 5 мкм - на подложке, в качестве которой можно использовать, например, стеклянные или кварцевые пластины, а также указанные подложки, покрытые электропроводящим слоем ITO - смешанного оксида индия и олова; пленки от 5 до 300 мкм в свободном, то есть не связанном с подложкой, состоянии).

Проведение обработки полимерной композиции по крайней мере одним водорастворимым диальдегидом при рН от 0 до 3 в присутствии кислоты в качестве подкисляющего агента перед стадией ее обработки водным раствором щелочи позволяет получать полимерные нанокомпозиции с широким диапазоном составов до 47 об.% как в блокированном, так и в суперпарамагнитном состоянии, причем в суперпарамагнитном состоянии композиции проявляют эффект GMR. При другой последовательности проведения вышеуказанных операций получить нанокомпозиции, обладающие комплексом таких свойств, не удается.

Пример 1 1 г ПВС с молекулярной массой M = 610⁴ растворяют в 19 мл дистиллированной воды и получают 5%-ный водный раствор ПВС. К полученному раствору в химическом стакане добавляют 10 мл водного раствора, содержащего 2,38 г (8,810^-3 моля) FеСl₃6Н₂О и 0,88 г (4,410^-3 моля) FeCl₂H₂O (мольное отношение Fe⁺³/Fe⁺²=2). Полученный раствор тщательно перемешивают в течение 20 мин, затем в полученную смесь быстро добавляют смесь 5 мл воды, 0,25 мл 96%-ной серной кислоты и 2,810^-2 г (2,810^-4 моля) глутарового диальдегида (рН раствора равен 1). Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 10 мин, затем выливают в стандартную пластмассовую чашку Петри диаметром 9,7 см. Через 1 ч в растворе протекает гелеобразование по всему объему полимерной композиции с образованием прозрачного студня, окрашенного солями железа в желто-оранжевый цвет. Вышеуказанное количество ГД обеспечивает 5%-ную сшивку ПВС с образованием ацетальных связей. Содержание воды по отношению к суммарной массе ПВС и воды в полученном геле составляет 97%. Полученный гель в чашке Петри обрабатывают 50 мл 10-молярного водного раствора едкого натра. При контакте полимерной композиции с водным раствором щелочи гель окрашивается в черный цвет, что обусловлено протеканием in situ реакции щелочного гидролиза смеси солей железа в полимерном геле с образованием оксидов железа. Чашку Петри с реакционной системой закрывают крышкой для предотвращения испарения воды и оставляют на 20 ч при комнатной температуре, затем раствор щелочи сливают и полученную полимерную композицию, содержащую нанофазу оксидов железа, тщательно промывают вместе с чашкой Петри дистиллированной водой в течение 24 ч, после чего рН полученной нанокомпозиции становится равным 6,5. Полученную нанокомпозицию сушат в чашке Петри в течение 4 сут при комнатной температуре, затем высушенный образец извлекают из чашки Петри. Получают пленочную гладкую полимерную нанокомпозицию толщиной 110 мкм, интенсивно окрашенную в черный цвет, с содержанием оксидов железа 18 об.%, с размером частиц оксидов железа, определенным методом рассеяния рентгеновских лучей, 18-20 нм. По данным мессбауэровской спектроскопии и измерения намагниченности дисперсная нанофаза оксидов железа в полученной нанокомпозиции при комнатной температуре находится в блокированном состоянии. На это указывает наличие сверхтонкой структуры (секстета) в мессбауэровских спектрах, а также значение остаточной намагниченности полученного образца, составляющее 6,7 Aм²/кг.

Пример 2 Готовят гель ПВС, содержащий смесь солей трех- и двухвалентного железа, аналогично тому, как это сделано в примере 1. Затем гель сушат в чашке Петри при комнатной температуре в течение 4 сут. Высохшую гладкую, прозрачную, окрашенную в желтый цвет солями железа пленку воздушносухого геля с содержанием воды 5% по отношению к суммарной массе ПВС и воды отделяют от чашки Петри и погружают в 50 мл 6-молярного водного раствора щелочи (едкое кали). При этом пленка сразу же приобретает черную окраску в результате образования нанофазы оксидов железа. Через 20 ч пленку вынимают из раствора щелочи, промывают дистиллированной водой в течение 24 ч до нейтральной реакции, после чего сушат между листами фильтровальной бумаги под грузом. Толщина получающейся пленочной нанокомпозиции составляет 105 мкм, содержание оксидов железа в композиции 17 об.%, средний размер частиц нанофазы оксидов железа, определенный методом рассеяния рентгеновских лучей, составляет 10 нм. По данным мессбауэровской спектроскопии и измерения намагниченности дисперсная нанофаза оксидов железа в полученной нанокомпозиции при комнатной температуре находится в суперпарамагнитном состоянии. На это указывает присутствие в мессбауэровских спектрах образца центрального квадрупольного дублета, а также отсутствие гистерезиса на кривой намагничивания и связанной с ним остаточной намагниченности.

Полученная нанокомпозиция характеризуются наличием эффекта гигантского отрицательного магнитосопротивления, составляющего 10-12% в поле 10 килоэрстед (кЭ) при абсолютной величине изменения сопротивления 210⁸ Ом, причем значение магниторезистивной чувствительности составляет 2-3%/кЭ в низких полях до 2 кЭ.

Пример 3 1 г ПВС с молекулярной массой M = 110⁵ растворяют в 19 мл дистиллированной воды и получают 5%-ный водный раствор ПВС. К полученному раствору в химическом стакане добавляют 12 мл водного раствора, содержащего 1,2 г (310^-3 моля) Fe₂(SO₄)₃ и 1,67 г (610^-3 моля) FeSO₄7H₂O (мольное отношение Fe⁺³/Fe⁺²= 1). Полученный раствор тщательно перемешивают в течение 30 мин, затем в полученную смесь быстро добавляют смесь 2,3 мл воды, 2,7 мл концентрированной соляной кислоты и 110^-2 г (1,710^-4 моля) глиоксаля (рН раствора равен 0). Полученную смесь тщательно интенсивно перемешивают в течение 5 мин, затем выливают в стандартную пластмассовую чашку Петри диаметром 9,7 см. Через 30 мин в растворе протекает гелеобразование по всему объему полимерной композиции с образованием прозрачного студня, окрашенного солями железа в желто-оранжевый цвет. Вышеуказанное количество ГО обеспечивает 3%-ную сшивку ПВС с образованием ацетальных связей. Содержание воды по отношению к суммарной массе ПВС и воды в полученном геле составляет 97%. Полученный гель в чашке Петри обрабатывают 7,5 мл 4-х молярного водного раствора едкого кали в течение 20 ч (минимальное количество, необходимое для полного гидролиза смеси солей железа, взятых для приготовления образца), затем все последующие операции проводят аналогично примеру 1. Получают пленочную гладкую полимерную нанокомпозицию толщиной 120 мкм, интенсивно окрашенную в черный цвет, с содержанием оксидов железа 19 об.%. Структурные и магнитные характеристики полученной нанокомпозиции следующие: размер частиц нанофазы оксидов железа 18-20 нм, остаточная намагниченность 6,0 Ам²/г, в мессбауэровских спектрах присутствует сверхтонкая структура (секстет), что указывает на блокированное состояние оксидов железа в образце.

Пример 4 1 г ПВС с молекулярной массой M = 510⁴ растворяют в 11,5 мл дистиллированной воды и получают 8%-ный водный раствор ПВС. К полученному раствору в химическом стакане добавляют 20 мл водного раствора, содержащего 9 г (2,610^-2 мoля) Fе(NO₃)₃6Н₂O и 6 г (2,610^-2 моля) Fе(NO₃)₂6Н₂О (мольное отношение Fe⁺³/Fe⁺²=1). Полученный раствор тщательно перемешивают в течение 60 мин, затем в полученную смесь быстро добавляют смесь 5 мл воды, 0,27 мл концентрированной соляной кислоты и 1,910^-2 г (2,2410^-4 моля) сукцинового диальдегида (рН раствора равен 1). Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 15 мин, затем выливают в стандартную пластмассовую чашку Петри диаметром 9,7 см. Через 2 ч в растворе протекает гелеобразование по всему объему полимерной композиции с образованием прозрачного студня, окрашенного солями железа в желто-оранжевый цвет. Вышеуказанное количество СД обеспечивает 4%-ную сшивку ПВС с образованием геля, содержащего 97% воды по отношению к суммарной массе ПВС и воды. Полученный гель в чашке Петри обрабатывают смесью 50 мл 10-молярного водного раствора едкого натра и 50 мл 5-молярного раствора едкого кали в течение 20 ч в закрытом сосуде, затем раствор щелочи сливают и полученную полимерную композицию, содержащую нанофазу оксидов железа, тщательно промывают вместе с чашкой Петри дистиллированной водой в течение 48 ч до нейтральной реакции. Полученную гелеобразную нанокомпозицию сушат в чашке Петри в течение 5 сут при комнатной температуре, затем высушенный образец извлекают из чашки Петри. Получают пленочную гладкую полимерную нанокомпозицию толщиной 280 мкм, интенсивно окрашенную в черный цвет, с содержанием оксидов железа 47 об.% и размером частиц нанофазы, определенным методом рассеяния рентгеновских лучей, 15-18 нм. По данным мессбауэровской спектроскопии и измерения намагниченности дисперсная нанофаза оксидов железа в полученной нанокомпозиции при комнатной температуре находится в блокированном состоянии. На это указывает наличие сверхтонкой структуры (секстета) в мессбауэровских спектрах, а также значение остаточной намагниченности полученного образца, составляющее 8 Ам²/кг.

Пример 5 1 г ПВС с молекулярной массой M = 610⁴ растворяют в 1,57 мл дистиллированной воды и получают 6%-ный водный раствор ПВС. К полученному раствору в химическом стакане добавляют 3,3 мл водного раствора, содержащего 0,051 г (1,8710^-4 моля) FеСl₃6Н₂О и 0,104 г (3,7310^-4 моля) FeSO₄7H₂O (мольное отношение Fe⁺³/Fe⁺²= 0,5). Полученный раствор тщательно перемешивают в течение 20 мин, затем в полученную смесь быстро добавляют смесь 5 мл воды, 0,05 мл 80%-ной уксусной кислоты и смесь 1,710^-2 г (1,710^-4 моля) ГД и 110^-2 г (1,710^-4 моля) ГО, рН раствора равен 3. Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 10 мин, затем выливают в чашку Петри. Через 3 ч в растворе протекает гелеобразование по всему объему полимерной композиции с образованием светло-желтого прозрачного студня. Вышеуказанное количество диальдегидов обеспечивает 6%-ную сшивку ПВС с образованием ацетальных связей. Содержание воды по отношению к суммарной массе ПВС и воды в полученном геле составляет 96%. Полученный гель в закрытой чашке Петри обрабатывают при комнатной температуре 10 мл 6-молярного водного раствора нашатырного спирта в течение 20 ч. При этом полимерная композиция приобретает красно-коричневую окраску благодаря образованию нанофазы оксидов железа, затем раствор нашатырного спирта сливают и полученную полимерную композицию, содержащую нанофазу оксидов железа, тщательно промывают вместе с чашкой Петри дистиллированной водой в течение 24 ч до нейтральной реакции. Полученную нанокомпозицию сушат в чашке Петри в течение 3 сут при 30^oС, затем образец извлекают из чашки Петри. Получают пленочную гладкую полимерную нанокомпозицию толщиной 95 мкм, окрашенную в красно-коричневый цвет, с содержанием оксидов железа 1 об.%, с размером частиц нанофазы оксидов железа 17-19 нм. По данным мессбауэровской спектроскопии и измерения намагниченности дисперсная фаза в полученной нанокомпозиции при комнатной температуре находится в суперпарамагнитном состоянии. На это указывает отсутствие магнитного гистерезиса и остаточной намагниченности, а также наличие в мессбауэровских спектрах полученного образца центрального квадрупольного дублета.

Пример 6 1 г ПВС с молекулярной массой M = 610⁴ растворяют в 19 мл дистиллированной воды и получают 5%-ный водный раствор ПВС. К полученному раствору в химическом стакане добавляют 10 мл водного раствора, содержащего 2,38 г (8,810^-3 моля) FеСl₃6H₂О и 0,88 г (4,410^-3 моля) FеСl₂4H₂О (мольное отношение Fe⁺³/Fe⁺²=2). Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 10 мин, затем 3,5 мл смеси выливают в стандартную пластмассовую чашку Петри диаметром 9,7 см (или в несколько чашек Петри выливают по 3,5 мл смеси). Через 1 ч в растворе протекает гелеобразование по всему объему полимерной композиции с образованием прозрачного студня. Полученный гель в чашке Петри обрабатывают 10 мл 10-молярного водного раствора едкого натра, затем чашку Петри с реакционной системой закрывают крышкой для предотвращения испарения воды и оставляют на 20 ч при комнатной температуре, после чего раствор щелочи сливают и полученную полимерную композицию, содержащую нанофазу оксидов железа, тщательно промывают вместе с чашкой Петри дистиллированной водой в течение 24 ч. Полученную нанокомпозицию сушат в чашке Петри в течение 1 сут при комнатной температуре, затем высушенный образец извлекают из чашки Петри. Получают пленочную гладкую прозрачную полимерную нанокомпозицию, окрашенную в красно-коричневый цвет толщиной 10 мкм с содержанием оксидов железа 18 об.%. Структурные и магнитные характеристики полученной нанокомпозиции следующие: размер частиц нанофазы оксидов железа 18-20 нм, остаточная намагниченность 5,8 Ам²/кг, в мессбауэровских спектрах присутствует сверхтонкая структура (секстет), что указывает на блокированное состояние оксидов железа в образце.

Пример 7 1 г ПВС с молекулярной массой M = 610⁴ растворяют в 19 мл дистиллированной воды и получают 5%-ный водный раствор ПВС. К полученному раствору в химическом стакане добавляют 10 мл водного раствора, содержащего 2,38 г (8,810^-3 моля) FеСl₃6H₂О и 0,88 г (4,410^-3 моля) FеСl₂4H₂О (мольное отношение Fe⁺³/Fe⁺²=2). Полученный раствор тщательно перемешивают в течение 20 мин. Затем к 3 мл полученной смеси добавляют 0,52 мл смеси, состоящей из 5 мл воды, 0,25 мл 96%-ной серной кислоты и 2,810^-2 г (2,810^-4 моля) глутарового диальдегида (рН полученного раствора равен 1). Полученную смесь тщательно перемешивают в течение 5 мин. 1 мл полученной смеси набирают в пипетку и наносят на тщательно обезжиренную стеклянную подложку (стеклянную пластину диаметром 3 см), установленную в горизонтальном положении на специальной центрифуге для получения тонких пленок, после чего центрифугу включают (режим - 5000 об/мин в течение 1 мин). После выключения центрифуги стеклянную подложку с нанесенной жидкой смесью снимают и оставляют при комнатной температуре. Через 2 ч стеклянную пластину с пленкой высохшего геля, содержащего смесь солей железа, погружают на 15 мин в 20 мл 10-молярного раствора едкого кали. Затем стеклянную пластину с полимерной нанокомпозицией промывают дистиллированной водой в течение 1 ч и оставляют до полного высыхания при комнатной температуре. Толщина полученной пленочной нанокомпозиции на стеклянной подложке, определенная методом электронной микроскопии, составляет 1,7 мкм. Содержание оксидов железа в композиции составляет 18 об. %, размер частиц дисперсной фазы - 10 нм. По данным мессбауэровской спектроскопии (наличие в спектре центрального квадрупольного дублета) нанофаза оксидов железа в полученной нанокомпозиции при комнатной температуре находится в суперпарамагнитном состоянии.

Формула изобретения

Способ получения пленочных полимерных нанокомпозиций обработкой полимерной композиции, состоящей из поливинилового спирта, воды и смеси водорастворимых солей трех- и двухвалентного железа, водным раствором щелочи при введении щелочи в количестве, по крайней мере, обеспечивающем полное протекание реакции щелочного гидролиза смеси солей железа с образованием смеси магнетита и магемита, отличающийся тем, что перед обработкой водным раствором щелочи полимерную композицию обрабатывают, по крайней мере, одним водорастворимым диальдегидом при рН от 0 до 3 в присутствии кислоты в качестве подкисляющего агента.