[發明專利]超聲引發溶液聚合制備納米銅聚合物復合材料的方法

有效

• 申請號: 201410668046.0
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104387510A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 高圣濤;邢宏龍;徐國財
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C08F120/58
• 分類號: C08F120/58;C08F2/56;C08F2/10;C08F4/40;C08F2/44;C08K3/08;C08J3/14;B01J13/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及納米銅-聚合物復合材料領域，尤其涉及一種超聲引發溶液聚合制備納米銅/PAMPS復合材料的方法。

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背景技術

金屬聚合物復合材料是將納米金屬粒子分散在聚合物基體中形成的，同時具有納米金屬和聚合物的優良特性,而且通過調控聚合物和納米金屬的可變結構參數，利用其復合效應可以對材料的物理、化學性質產生特殊的作用，從而賦予材料獨特的熱性能、電性能、光學性能、機械性能、磁學性能和超導性能等，可以廣泛地應用于光子學、電子學、環境學、生物醫學和信息材料學等諸多領域。金屬復合高分子體系的研究始于上個世紀。隨著納米科技的發展，納米金屬復合高分子體系成為研究熱點，特別是本世紀科學家利用高分子結構中的特殊官能團與納米金屬的作用，形成一定功能性納米金屬復合高分子體系。研究表明：這種納米金屬高分子復合材料得益于納米金屬與高分子界面的強相互作用。

超聲技術作為一種新型的合成技術，在納米顆粒制備中已廣泛應用，采用超聲作用雙原位制備納米金屬/聚合物復合材料已有文獻報道，其中納米金屬粒子主要有金、銀、銅、鈀等顆粒。然而，超聲技術在制備納米金屬聚合物復合材料時，由于超聲波在促進單體聚合的同時亦會使聚合物的長鏈斷裂，不利于形成聚合度較高的長鏈聚合物，因而制備的納米金屬聚合物雖然也是具有核殼結構的微球，但微球的粒徑不均一，且不可控制，影響復合材料的應用性能。

發明內容

為了克服現有超聲合成技術的不足，本發明目的在于采用一種新的合成技術，即超聲引發溶液聚合協同熱弛豫法制備納米銅/聚合物復合材料的方法。

超聲引發溶液聚合制備納米銅聚合物復合材料的方法，具體操作步驟如下：（1）超聲聚合還原：將乙酸銅、維生素C、過硫酸鉀、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸和蒸餾水攪拌至完全溶解，形成均勻分散的混合體系，將混合溶液在氮氣保護條件下超聲輻射，循環水控制反應體系溫度一定，超聲一段時間后得到反應溶液；（2）熱弛豫：熱反應后的混合溶液分散體系置于真空干燥箱中若干天，并保持一定溫度和壓力；（3）洗滌干燥：關閉真空干燥箱電源，并恢復常壓，待反應體系隨干燥箱一起冷卻后將反應所得的產物經過沉淀劑3次，每次用量100ml，沉淀物再用洗滌劑洗滌、真空干燥，即得棕黃色納米銅/聚合物。

所述步驟（1）中乙酸銅、維生素C、過硫酸鉀、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸和蒸餾水質量比為：3～5：0.01g～0.08：0.05g～0.18：2.50～5.50：50～70。

所述步驟（1）中乙酸銅、維生素C、過硫酸鉀、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸和蒸餾水質量比為：4：0.04：0.11：4：60。

所述步驟（1）中超聲反應時間為5～10min，設定超聲常數：超聲1s，間隙1s，超聲功率1000W，超聲頻率22kHz。

所述步驟（1）中循環水控制反應體系溫度為35～45℃.

所述步驟（2）中反應后的混合溶液分散體系置于真空干燥箱中5～7天，并控溫60～80℃，壓力0.055～0.095Mpa

所述步驟（2）中反應后的混合溶液分散體系置于真空干燥箱中6天，并控溫70℃，壓力0.075Mpa.

所述步驟（3）沉淀劑為無水乙醇或無水甲醇。

所述步驟（3）洗滌劑為N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

與現有技術相比，本發明具有的有益技術效果：

1.有益于合成高聚合度的聚合物PAMPS基體。將所制得復合物體系放入真空干燥箱中，通過對溫度、真空度和時間調整，產生熱弛豫，可使聚合物進一步聚合，獲得較高聚合度的聚合物基體，并在銅納米粒子存在下，以納米銅和聚合物基體之間的相互作用力為微觀結構有序化的驅動力誘導聚合物有序排列進而合成粒徑可控的核殼結構的納米銅/PAMPS復合微球。

2.本方法制備的微球粒徑均一，且大小可控。

3.制備所得的微球均為典型核殼結構，銅納米顆粒為核心，聚合物以納米銅為核心均勻有序生長，有效地防止納米銅金屬粒子的團聚。

4.熱弛豫后，關閉真空干燥箱電源，并恢復常壓，待反應體系隨干燥箱一起冷卻后進行后處理可細化粒徑，均勻復合物的組成。

附圖說明

圖1是單個納米銅/PAMPS復合粒子的TEM圖。

圖2是納米銅/PAMPS復合材料的TEM圖。

圖3是納米銅/PAMPS復合材料的電子衍射照片。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步地說明。