[發(fā)明專利]具有自修復(fù)性能的金納米棒與聚合物雜化材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610090116.8
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN105693962B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁叢輝;武彤;戴李宗;毛杰;劉誠;許一婷;曾碧榕;羅偉昂;陳國榮
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08F220/14;C08F220/28;C08L53/00;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機/無機雜化納米材料領(lǐng)域，特別是涉及一種具有自修復(fù)性能的金納米棒與聚合物雜化材料的制備方法。

背景技術(shù)

使用過程中，由于受到外界熱能、機械作用和化學(xué)等因素的影響，高分子材料的內(nèi)部會產(chǎn)生微裂隙甚至裂紋，從而影響其正常的力學(xué)性能和使用壽命。微裂隙作為毀壞材料性能的導(dǎo)火線，其在材料內(nèi)部的延展擴張最終將會導(dǎo)致材料的宏觀開裂，因此，如何修復(fù)復(fù)合材料的內(nèi)部損傷成為了科學(xué)工作者的研究熱點。對于材料表面肉眼可見的宏觀裂紋或者分層，可以通過適當(dāng)?shù)氖止げ僮鬟M行修復(fù)，但是一旦材料內(nèi)部出現(xiàn)了微裂隙，就很難去鎖定受損區(qū)并及時修復(fù)。復(fù)合材料內(nèi)部的微裂隙倘若不予修復(fù)，不僅將會影響材料的使用壽命，而且會愈演愈烈，最終擴展成為宏觀裂紋，使得材料失去正常功能，造成經(jīng)濟損失。因此，研究復(fù)合材料的自修復(fù)性能對于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料以及新興高科技領(lǐng)域都有著極其重要的意義。

在現(xiàn)代自修復(fù)材料的研究領(lǐng)域，主流依舊是利用貽貝啟發(fā)出的金屬螯合的鄰苯二酚功能化高分子網(wǎng)絡(luò)。B.Kollbe小組(B.Kollbe Ahn,DongWoog Lee,et al.Surface-initiated self-healing of polymers in aqueous media,NATURE MATERIALS,DOI:10.1038/NMAT4037)在不含金屬的水中利用鄰苯二酚表面功能化的聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯進行自修復(fù)，他們發(fā)現(xiàn)這些材料可以首先通過鄰苯二酚的作用下通過界面氫鍵相連接，隨后再利用后續(xù)的分子間作用力進行修復(fù)的鞏固從而最終達(dá)到自修復(fù)的效果。B.Wang小組(B.Wang,Y.S.Jeon,et al.Mussel-mimetic self-healing polyaspartamide derivative gel via boron-catechol interactions,eXPRESS Polymer Letters,Vol.9,No.9(2015)799–808)利用一種鹽酸多巴胺與乙醇胺的聚合物與硼酸反應(yīng)形成一種硼與鄰苯二酚配位產(chǎn)生的交聯(lián)凝膠，這種凝膠存在著由pH誘發(fā)引導(dǎo)的配位機制，在特定條件下可以通過對pH的控制從而達(dá)到可逆的凝膠化作用以完成自修復(fù)過程。

近年來，納米金以其特殊的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)迅速成為了國際上的熱點，而且金納米棒最引人關(guān)注的性質(zhì)就是局域表面等離子共振效應(yīng)(LSPR)。這是由于金納米棒外層有高度活躍的電子，當(dāng)光線入射到粒徑遠(yuǎn)小于其激發(fā)波長的金納米棒上時，產(chǎn)生的等離子體波被限定在納米金的結(jié)構(gòu)周圍，若入射光的頻率與電子的振動頻率相當(dāng)時，金納米棒會對入射光產(chǎn)生強烈的LSPR吸收，這種能量的吸收會使金納米棒表面的溫度上升至幾百攝氏度甚至上千攝氏度，這樣就可以利用光照引起聚合物的熔融，因此我們設(shè)想將納米金這種特殊的性質(zhì)應(yīng)用到自修復(fù)領(lǐng)域中去。在我們之前已經(jīng)存在課題組在自修復(fù)材料中應(yīng)用納米金，比如在2010年，Chan小組(Chan Woo Park,Antoinette B.South,et al.Gold nanoparticles reinforce self-healing microgel multilayers Colloid,Polym Sci,(2011)289:583–590)通過向水凝膠/聚電解質(zhì)多層薄膜中摻雜檸檬酸鹽穩(wěn)定的金納米粒子以提供薄膜在干燥狀態(tài)下的抗應(yīng)力損傷能力，雖說這種方法并沒有利用納米金的LSPR效應(yīng)，自修復(fù)還是依賴水凝膠，但是這種形式的研究發(fā)現(xiàn)了納米金并不會干擾水凝膠的自修復(fù)過程，而且還通過摻雜改性加強了薄膜的韌性。中國專利CN103113745A公開具有界面自修復(fù)性能的碳纖維/金納米粒子/聚醚砜復(fù)合材料的制備及自修復(fù)方法，先用電脈沉積法制備出碳纖維/金納米粒子纖維，再與聚醚砜粒料壓制成型，形成具有界面自修復(fù)性能的碳纖維/金納米粒子/聚醚砜復(fù)合材料，這種方法主要應(yīng)用于界面修復(fù)，解決傳統(tǒng)的碳纖維復(fù)合材料易產(chǎn)生裂紋從而降低材料壽命的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種具有自修復(fù)性能的金納米棒與聚合物雜化材料的制備方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)先制備單分散性的金納米棒，用乙醇離心洗滌，去除金納米棒生長過程中多余的CTAB，再用含氨基配體的乙醇溶液離心洗滌，將金納米棒表面附著的CTAB用氨基配體進行替換，最后用乙醇離心洗滌，去除多余的氨基配體，用乙醇對得到的金納米棒分散處理，得到單分散性的金納米棒乙醇溶液；