磁性高分子材料是 20 世紀 70 年代發展起來的一種功能高分子材料[1].與傳統的磁性材料相比，磁性高分子材料具有密度小、耐沖擊性好、加工方便、生產效率高等優點，其可通過擠出、注射、壓延和模壓等方法成型，可成型尺寸精度高、薄壁、復雜形狀和帶嵌件的制品，這對電磁設備的小型化、輕量化、精密化和高性能化具有重要作用[2].

磁性高分子材料按組成可分為結構型和復合型兩種。結構型磁性高分子材料是指采用合成的方法制備本身具有磁性的高分子材料，如自由基聚合物（純有機磁性高分子）、金屬配合聚合物（金屬有機高分子磁性體）和茂金屬聚合物等[3-5],這類材料尚處于探索階段，與實用化還有一定的距離。復合型磁性高分子材料通過將塑料或橡膠與磁粉共混加工制備而成，現已廣泛應用于電子電氣、儀器儀表、通訊、醫療等領域。本文主要對高分子/磁粉復合材料的發展現狀、制備方法和應用情況進行總結。

1 研究進展

按高分子基體材料的不同，高分子/磁粉復合材料可以分為彈性體/磁粉復合材料、塑料/磁粉復合材料和可降解樹脂/磁粉復合材料三大類。

1.1 彈性體/磁粉復合材料

將磁粉與彈性體復合制備所得的彈性體/磁粉復合材料通常稱為磁流變彈性體（MRE），是一種重要的智能材料[6-7].MRE 是在磁流變液（MRF）基礎上發展起來，采用高分子聚合物代替 MRF 的液態母液，克服了 MRF 易沉降、穩定性差、顆粒易磨損等缺點。MRE 兼具磁流變液和彈性體材料的特性，具有磁場可控的力學性能、電學性能、磁學性能、光學性能等。

1.1.1 硅橡膠/磁粉復合材料

制備硅橡膠/磁粉復合材料時，先將磁粉預先分散在硅橡膠的前驅體中，然后進行交聯反應。其優點有：（1）由于硅橡膠前驅體是液體，故磁粉很容易均勻地分散在硅橡膠基體中；（2）硅橡膠前驅體粘度較低，施加磁場固化時，很容易形成鏈狀取向結構；（3）硅橡膠非常柔軟，復合材料的磁流變效應高。

A.V.Chertaovich 等[8]以 SIEL 硅橡膠為基體，加入 75%的硅油制備了含有羰基鐵粉和鐵顆粒的復合材料，外加 300mT 的磁場后儲能模量變化達到400 倍以上，具有優異的磁流變效應。然而，由于體系中硅油含量太高（75%），材料的力學性能不理想、價格比較昂貴，難以滿足普通工程領域的應用要求。

王銀玲等[9]選擇羰基鐵作為磁性粒子，在無任何外加磁場下，采用射線輻照法固化硅橡膠基體制備各向同性的 MRE.研究了固化時間、增塑劑、增強劑的種類及含量等對磁流變效應的影響。發現隨著固化時間的延長，彈性體交聯度增加，磁流變效應下降，力學性能提高；隨著增塑劑的加入，材料的磁流變效應提高，力學性能降低；增強劑的加入可提高材料的力學性能，但不利于磁流變效應的改善。

為了提高硅橡膠/磁粉復合材料的磁流變效應，需提高磁粉和增塑劑含量，降低交聯度；為了提高復合材料的力學性能，磁粉和增塑劑的含量不能太高，交聯度則需適當提高；材料的最終性能取決于上述參數的平衡程度。

1.1.2 熱固性橡膠/磁粉復合材料

以天然橡膠、丁腈橡膠、異丁烯橡膠或聚氨酯橡膠為基體制備的熱固性橡膠/磁粉復合材料，可降低材料的成本，拓展材料的應用領域。

陳琳等[10-11]制備了磁粉含量為80%的天然橡膠基復合材料，在 600mT 的外加磁場作用下，剪切模量的相對增量可達 133%.楊坤等[12]采用鐵硅鋁金屬磁粉、硅金屬磁粉和鋇鐵氧體為功能體、丁腈橡膠為基體制備了一種磁性橡膠阻尼復合材料，發現加入磁粉后，復合材料的阻尼性能得到提高，而當磁粉含量相同時，含有鋇鐵氧體顆粒的復合材料的阻尼性能要好于含有金屬磁粉的復合材料。WangYinling等[13]使用異丁烯橡膠制備了 MRE,其最大磁流變效應達到 20%.T.L.Sun 等[14]以順丁橡膠為基體，制備的 MRE 的最大磁流變效應達到 80%.Wei Bing等[15]制備了磁粉含量達到 80%的聚氨酯橡膠基MRE,最高磁流變效應達到 120%.

與硅橡膠基磁粉復合材料相比，熱固性橡膠基體品種多，根據基體特性可以采用硫磺交聯、過氧化交聯和離子交聯等方法進行。材料成本相對較低，在制備磁粉復合材料的方面具有一定的優勢，近年來得到了快速發展和應用。然而，采用熱固性橡膠與磁粉復合制備磁性復合材料的不足之處在于橡膠交聯產生了三維網絡結構，存在磁流變效應不太理想、材料無法重復利用和成型加工過程比較復雜等不足。

1.1.3 熱塑性彈性體/磁粉復合材料熱塑性彈性體如 SBS、SEBS、TPE、TPU 等材料兼具有熱塑性材料的加工特性和熱固性橡膠的彈性，在很多領域取代了部分的熱固性橡膠，顯示出良好的發展勢頭。

P.Zajac 等[16]采用 SEBS 為基體、以平均粒徑約為 60μm 的鐵顆粒（ASC300）和 BASF CD 羰基鐵粉復合，制備了各向同性 MRE,應力改變量只有30%.肖玉紅等[17]采用 SEBS 為基體，制備了羰基鐵粉含量達到 70%的磁粉熱塑性彈性體復合材料，其最大磁流變效應為 155%;喬秀穎等[18]采用SEEPS 為基體，制備了羰基鐵粉含量達到 80%的磁粉熱塑性彈性體復合材料，最大磁流變效應達到383%.

與熱固性橡膠基磁粉復合材料相比，熱塑性彈性體基磁粉復合材料的磁流變效應有所提高，材料可重復利用，加工過程簡單，是磁性復合材料未來值得深入研究和拓展的方向之一。

1.2 塑料/磁粉復合材料塑料/磁粉復合材料又稱磁性塑料或塑料磁鐵，兼有磁性材料和塑料的特性。根據填充磁粉的不同，磁性塑料可分為鐵氧體類磁性塑料和稀土類磁性塑料。

磁性塑料一般通過先高速混合再擠出造粒的方法制備。如發明專利 201410491577.7 公開了一種磁性塑料及其制備方法[19],將氯化聚乙烯（80~100份）、磁粉（60~70 份）和其它添加劑于混合機中混合均勻，然后采用螺桿擠出機熔融混煉制備磁性塑料。根據產品的最終用途，可采用注塑或擠出成型方法制備磁條，用于冰箱、冷藏箱等制冷家電的門封。

采用聚烯烴為基體的磁性塑料是一種無鹵化、環境友好型產品，具有磁性優良、加工簡單、使用方便和安全環保等優點。發明專利 200910134980.3公開了一種聚乙烯粘結型磁性塑料[20],其配方為80~95 份的磁粉、3~19 份的聚乙烯、0.1~3 份的偶聯劑以及 0.2~3 份的增塑劑，將上述組分混合后進行混合煉制、破碎、分出、壓延、成型從而制得聚乙烯基磁性塑料。

為了滿足在高溫條件下汽車發動機周邊微電機的長時間使用要求，要求采用耐高溫的尼龍（PA）6、PA66 或 PA12 為載體制備磁性塑料。發明專利 200510022661.5 公開了一種 PA/磁粉復合材料的制備方法[21],主要由磁粉和 PA 樹脂組成：其中磁粉含量為 50%~70%,PA 含量為 30%~50%.發明專利 201010520537.2 公開了一種不掉磁粉的柔性磁體及其制備方法[22],由 85%~96%的磁粉、2.5% ~12%的粘結劑、0.5% ~3% 的加工助劑和0.1%~0.5%的填充物組成，磁粉選自鐵氧體磁粉、片狀 NdFeB 磁粉和片狀 NdFeN 磁粉中的一種或多種，粘結劑選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酯和聚酰亞胺熱塑性彈性體中的一種或多種。所制備的柔性磁體具有良好的韌性、拉伸強度和耐腐蝕性能，且不會出現掉磁粉問題。對聚苯硫醚（PPS）/磁粉復合材料也有少量研究報道[23],但由于 PPS 加工溫度高、熔體粘度大、成型加工困難，添加磁粉超過 60%以上時加工和成型的難度比較大。

近年來，很多研究者對復合材料加工過程、取向磁場方向等因素對磁性的影響進行了深入研究[24].李培軍等[25]研究了注塑過程中取向磁場方向對PA6和 PAl2 粘接鍶鐵氧體磁性能的影響，當取向磁場強度相同、取向磁場方向與注塑方向垂直時，試樣的剩磁、磁粉取向度和內稟矯頑力都要高于磁場方向平行于和反平行于注塑方向的試樣。

1.3 可降解樹脂/磁粉復合材料

可降解樹脂/磁粉復合材料主要以聚乳酸（PLA）和聚己內酯（PCL）為基體進行制備[26-27].可降解樹脂/磁粉復合材料的制備方法主要采用溶液共混或在線復合技術進行，很少采用熔融共混法。

磁性 PLA 復合微球兼具 PLA 的優良特性（良好的生物相容性、可生物降解性、無毒性）和磁響應性，一方面可通過共價鍵來結合酶、細胞和抗體等生物活性物質，另一方面可對外加磁場表現出強烈的磁響應性?？勺鳛槊?、細胞、藥物等的載體，廣泛應用于醫學、細胞學和生物工程等領域。

邱立軍等[27]開展了聚（左旋乳酸-己內酯）/Fe3O4取向超細纖維的制備及生物相容研究，采用相轉移法將水相中的 Fe3O4磁性納米粒子轉移至有機溶劑中，制備聚（左旋乳酸-己內酯）的 Fe3O4溶液，然后采用靜電紡絲制備取向超細纖維，利用磁場對Fe3O4磁性納米粒子的牽引作用獲得纖維沿磁場磁力線分布方向的有序排列，制備取向度極佳、細胞相容性良好的超細磁性纖維復合材料。

付昱等[28]研究了基于天然高分子基元的阻隔層對磁性載藥 PLA 微球的控釋作用，在氮氣保護下，將 20mL 的 0.4mol/L 的 FeCl2溶液和 0.8mol/L的FeCl3溶液混合滴加至40mL質量分數為4%的氨水中，機械攪拌（700r/min）2h,并用磁鐵沉降所得的納米微粒利用層層組裝技術構建了基于天然高分子殼聚糖和海藻酸鈉的阻隔層，該阻隔層能夠有效抑制模型藥物的突釋，具有延緩藥物釋放的效果，是理想的磁靶向載藥體系。

聚己內酯是一種生物相容性好、藥物通透性高的可生物降解高分子材料。聚乙二醇（PEG）則具有良好的生物相容性、無免疫原性。己內酯和乙二醇的共聚物被認為是無毒、生物相容性好、生物降解速度可調的生物醫用材料，在藥物載體方面具有良好的應用前景。茍馬玲等[29]開展了聚己內酯-PEG-聚己內酯磁性共聚物微球的制備，以 PEG4000、PEG8000、己內酯、辛酸亞錫、二甲基亞砜、聚乙烯醇和水基納米 Fe3O4磁流體為原材料，通過開環聚合的方法合成了聚己內酯-PEG-聚己內酯共聚物，以 PEG 為致孔劑，采用溶劑擴散法制備磁性聚合物多孔微球。結果表明微球為多孔結構，孔與孔相連，同時微球具有超順磁性。

仁杰等[30]開展了 PLA-PEG/Fe3O4磁性復合微球的制備與性能研究，以油酸鈉改性的 Fe3O4納米粒子為內核、PLA-PEG 嵌段共聚物為載體材料制備PLA-PEG/Fe3O4磁性復合微球，Fe3O4質量分數為7.5%,微球飽和磁化強度為 6.8×10-3A/（m2·g），表現出較好的磁響應性和懸浮穩定性，符合磁性靶向載體的基本要求。

2 應用分析

高分子/磁粉復合材料可主要應用于智能控制、吸波材料、電子電器、生物醫學四大領域。