[發(fā)明專利]聚乙烯醇嵌裹銀納米顆粒復合薄膜的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110407330.9
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102516579A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋晶;耿永友
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J5/18;C08L29/04;C08K3/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物-金屬納米顆粒復合材料，光化學，光存儲，生物抗菌等領(lǐng)域，是一種紫外光還原法制備金屬納米顆粒的復合材料制備方法。

背景技術(shù)

聚合物/金屬銀納米復合材料結(jié)合了金屬納米顆粒的性能和聚合物的加工性能，為發(fā)展具有先進、新穎性能的納米復合材料體系開創(chuàng)了新的道路。通常，此類復合材料有兩種制備技術(shù)：in?situ和ex?situ。在ex?situ技術(shù)中，聚合物單體的聚合和金屬納米顆粒的成核過程是分立進行的，然后利用機械混合的方法實現(xiàn)納米復合材料。在in?situ技術(shù)中，利用分解作用(光還原，輻射還原，熱還原等)或化學還原金屬前軀體的方法實現(xiàn)金屬納米顆粒在聚合物基體中生成，這種方法通常是在溶液中，先是金屬前軀體與具有保護作用的聚合物相結(jié)合，而后發(fā)生還原作用。這種方法形成的納米顆粒尺寸分布較寬，顆粒分散不均勻，且納米顆粒表面容易因表面活性劑或氧化層而鈍化，很難實現(xiàn)聚合物-金屬納米顆粒混合的高度均一性(參見文章Gamma-irradiation?assisted?seeded?growth?of?Ag?nanoparticles?within?PVA?matrix，Materials?Chemistry?and?Physics?128(2011)109-113)。同時化學還原劑的使用，易引起不必要的副反應，甚至可能使聚合物基體機械性能變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改進上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種聚乙烯醇嵌裹銀納米顆粒復合薄膜的制備方法，該方法制備的復合薄膜具有金屬納米顆粒尺寸分布均勻，大小可控，形狀均一，分散均勻的特點。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種聚乙烯醇嵌裹銀納米顆粒復合薄膜的制備方法，其特點在于該方法包括下列步驟：

①聚乙烯醇-硝酸銀溶液的配制：

按每100ml水中溶入7-9g聚乙烯醇粉末的比例將聚乙烯醇粉末溶于去離子水中，靜置溶脹；在磁力攪拌的條件下升溫到93-98℃，冷凝管回流蒸發(fā)溶劑，加熱直到溶液成均勻透明粘稠狀，稱為聚乙烯醇溶液，該聚乙烯醇溶液在環(huán)境空氣冷卻至室溫后，再滴加稀硝酸調(diào)節(jié)所述的聚乙烯醇溶液的pH值，該pH值的取值范圍1～5.6；將硝酸銀水溶液加入所述的聚乙烯醇溶液中形成聚乙烯醇-硝酸銀溶液，其中銀離子的濃度為3×10-4～3.0×10-3mol/L，磁力攪拌混合均勻后避光保存；

②采用旋涂法或鑄膜法制備聚乙烯醇-硝酸銀薄膜；

③用紫外光輻照所述的聚乙烯醇-硝酸銀薄膜：

將涂膜的基片或澆鑄所得的薄膜固定在紫外光輻照平臺上，紫外光源為高壓汞燈；設(shè)定輸入高壓汞燈的電功率為1.5kw～2.5kw和輻照1分鐘～15分鐘后，完成聚乙烯醇嵌裹銀納米顆粒復合薄膜的制備。

所述的旋涂法，是先將基片浸沒在高錳酸鉀與98％濃硫酸質(zhì)量比為1∶8的混合溶液中靜置10分鐘后，自來水沖洗掉酸液，于自來水中超聲5分鐘，重復兩次，然后去離子水超聲分鐘，并重復兩次，氮氣吹干備用；將基片置于旋涂機上，將所述的聚乙烯醇-硝酸銀溶液滴涂到所述的基片上，驅(qū)動所述的旋涂機制膜。

所述的鑄膜法是將一定量的所述的聚乙烯醇-硝酸銀溶液倒入模具中，避光室溫靜置，待膜干燥成型后，將其揭下備用。

所述的模具為培養(yǎng)皿、聚四氟乙烯板或硅基片。

在聚合物基體中利用紫外光輻照法光還原金屬前軀體實現(xiàn)高分子基體均勻嵌裹金屬納米顆粒的復合材料，通過pH值對金屬前軀體自然析出金屬納米顆粒的抑制機制，實現(xiàn)紫外光輻射-pH值雙重調(diào)節(jié)納米顆粒尺寸，同時配合金屬前軀體的濃度調(diào)節(jié)，實現(xiàn)紫外光與pH值之所以對納米顆粒尺寸具有調(diào)節(jié)作用，基于對納米顆粒成核階段成核數(shù)量的控制，金屬前軀體濃度的調(diào)節(jié)意在控制納米顆粒生長階段金屬前軀體量的供給，從而控制生長程度。紫外光的輻射功率和輻射時間對成核數(shù)量具有重要影響，通過參數(shù)調(diào)節(jié)可達到金屬納米顆粒尺寸，分布密度的調(diào)節(jié)。由于紫外光對膜面進行均勻全范圍輻照，金屬前軀體于聚合物基體中亦分布均勻，可實現(xiàn)納米顆粒的高單分散性和均一性，同時加上高分子鏈的空間位阻效應和電荷吸附位阻效應，可以達到阻礙金屬納米顆粒的團聚，結(jié)塊的效果。