[發明專利]一種金納米粒子復合有機硅橡膠的制備方法

有效

• 申請號: 201410461170.X
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104194341A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李東祥;郝雄文;張耀軍;李春芳
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K9/10;C08K3/08
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 黃曉敏

技術領域：

本發明屬于納米復合材料制備技術領域，涉及一種金納米粒子復合有機硅橡膠的制備方法，制備一種分散均勻的穩定的金納米粒子復合有機硅橡膠彈性體材料。

背景技術:

金納米粒子屬于金屬納米材料，是由金原子組成的納米尺寸的晶體粒子，其表面等離子體共振特性產生從可見光到近紅外光的吸收，從而具有從紅色到藍色、紫色等顏色，由于金納米粒子在太陽光照射下不會像有機染料分子一樣發生分解反應，因此金納米粒子的顏色幾乎是“永恒”的。歐洲從中世紀開始就利用金納米粒子對教堂玻璃進行染色，現在仍然用于玻璃工藝品的染色；另一方面，有機硅橡膠主要是指以聚二甲基硅氧烷為基礎高分子制備的彈性體，是一種惰性、無毒、不易燃的材料，并且具有高透明性和高耐溫性、高耐候性等特點，廣泛用作密封材料和防護材料。

目前，關于金納米粒子與有機硅橡膠復合材料的報道很少，主要有三篇文獻：(1)、Caseri等人把十二烷基硫醇保護的球狀金納米粒子與聚二甲基硅氧烷預聚體和交聯劑混合，注入培養皿中固化得到金納米粒子復合有機硅橡膠薄膜材料，用于溫度和有機溶劑的顏色傳感【DirkI.Uhlenhaut,Paul?Smith,and?Walter?Caseri,Color?Switching?in?Gold—Polysiloxane?Elastomeric?Nanocomposites,Adv.Mater.2006,18,1653–1656】，這種復合薄膜材料對有機溶劑和溫度的顏色響應是利用了金納米粒子在高溫下和某些有機溶劑中的團聚實現的，同時也表明這種復合材料中金納米粒子在有機硅基體材料中容易出現團聚現象；(2)、Zhang等人把含有過量Si-H鍵的新制備的聚二甲基硅氧烷橡膠片浸于氯金酸的溶液中，利用Si-H鍵的還原作用把氯金酸還原成金納米粒子，使得橡膠片表面生成一層金納米粒子，用于制備特殊用途的微流體通道【Qing?Zhang,Jing-Juan?Xu,Yan?Liu?and?Hong-Yuan?Chen，In-situ?synthesis?of?poly(dimethylsiloxane)–gold?nanoparticles?composite?films?and?its?application?in?microfluidic?systems，Lab?Chip,2008,8,352–357】，這種方法制備的金納米粒子僅僅存在于有機硅橡膠的表面微米內厚度，很容易被擦除；(3)、Pastoriza-Santos等首先使用二氧化硅把球狀金納米顆粒包裹以防止團聚，然后使用十八烷基三甲氧基硅烷改性二氧化硅包裹的納米金使其具有疏水性，再將這種改性的金納米粒子與聚二甲基硅氧烷預聚體混合制備具有光吸收活性的有機硅復合薄膜材料【Isabel?Pastoriza-Santos,Jorge?Perez-Juste,Guido?Kickelbick,and?Luis?M.Liz-Marzan?Optically?Active?Polydimethylsiloxane?Elastomer?Films?Through?Doping?with?Gold?Nanoparticles,J.Nanosci.Nanotech.2006,6,1–6.】，這種工藝制備的金納米粒子與有機硅橡膠制備的復合材料，金納米粒子分散性好，體系穩定性高，但制備工藝復雜，且金納米粒子與有機硅橡膠基體之間存在二氧化硅的過渡相，使得體系結構也變復雜。因此，尋找一種工藝簡單的技術和方法用于制備金納米粒子與有機硅橡膠的均勻的復合材料，使金納米粒子在有機硅橡膠基體中形成穩定的、均一的分散體系，作為一種光學活性材料，具有重要應用價值。

發明內容:

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，針對納米粒子復合材料制備過程中金納米粒子團聚問題和所得復合材料中金納米粒子的團聚問題，尋求提供一種金納米粒子復合有機硅橡膠的制備方法，實現金納米粒子與有機硅橡膠基體材料中的均勻分散的技術和方法。

為了實現上述目的，本發明先制備聚二甲基硅氧烷包裹的金納米粒子，然后通過復合工藝過程制備金納米粒子復合有機硅橡膠材料，具體包括如下步驟：

(1)將0.001-0.5wt％的金納米粒子水溶液(以金原子計)滴入到等體積的含有0.01-1wt％的碳碳(C＝C)雙鍵末端的烷基硫醇或者二硫醚的四氫呋喃(THF)或者N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，攪拌反應5-20h，通過Au-S共價鍵連接作用，得到被C＝C雙鍵外層化的金納米粒子；