专利名称：超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-paaem复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及纳米银-聚合物复合材料领域，特别涉及一种超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法。
背景技术：
目前，针对纳米银-聚合物复合材料的合成方法，主要有紫外光辐射法、空穴法、化学还原法以及超声辐射法等。传统的方法是将单体的聚合与纳米银粒子的形成分开进行，然后通过机械作用力混合形成复合材料。但是这种方法很难将纳米银粒子均匀地分散 在聚合物基体中。为了克服这种弊端，近年来研究者们将视线转移到了双原位一步合成纳米银-聚合物复合材料上来。这种方法是使银离子的还原和单体的聚合在体系中同时发生，一方面，银离子与单体以分子形式相混合，使得纳米银在基体中均匀分散，有利于复合材料的力学和光学等性能研究；另一方面，纳米银能以原始粒子分布在聚合物基体中，聚合物阻止了纳米银进一步团聚，从而使纳米银的独特性质得到最佳的体现和保持。同时，研究者们发现辐射法能够很好的实现纳米银-聚合物复合材料的双原位合成，例如，在紫外光辐照下双原位合成纳米银-PAN复合材料，在Y辐照下双原位合成纳米Ag-P4VP复合材料，在微波辐射下双原位合成纳米银-PAMPS复合材料。乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)，是一种特殊的聚合物前驱体，它既是一种很强的螯合剂又含有高活性的甲基丙烯酸酯基团，且其均聚物(PAAEM)又具有很好的热稳定性，用PAAEM作为基体可有效地保护稳定化无机纳米粒子。检索发现，存在AAEM和苯乙烯共聚物作为稳定剂成功地制备了具有核壳结构的Zr02-PAAEM/PS纳米粒子，但PAAEM稳定化纳米金属粒子尚未见文献报道。另外，超声具有可以在低温下引发单体聚合，促使银离子的还原，能够快速搅拌使体系均匀等优点，已经被广泛的应用于纳米银-聚合物复合材料的制备，例如通过超声辐射合成了纳米银-聚合物复合材料等。但是，合成中或多或少地存在着技术上的缺陷，如使用保护气氛，乳化剂，表面活性剂等造成合成途径繁琐，后处理困难等不利因素。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种不使用气氛保护及乳化剂的条件下，采用超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法。本发明采用的技术方案如下超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，将硝酸银溶于适量的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入AAEM和过硫酸铵，置于超声反应器中反应，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，洗涤、干燥，得纳米银-PAAEM复合物。
优选的是，硝酸银、蒸馏水、AAEM和过硫酸铵的质量比为6 7 380 420 : 8 12 : O. 05 O. 15。更优选的是，硝酸银、蒸馏水、AAEM和过硫酸铵的质量比为6. 5 6. 7 395 405 : 9 11 : O. 09 O. 12。最优选的是，硝酸银、蒸馏7jC、AAEM和过硫酸铵的质量比为6.6 400 10 : O. I。本发明在不使用气氛保护、不加入还原剂及乳化剂的条件下，采用超声辐射AAEM和AgNO3溶液，银离子被还原成纳米银颗粒，同时AAEM原位聚合，合成纳米银-PAAEM复合材料。纳米银粒子的存在使得基体PAAEM热学性能有很大的提高及产生积极的影响。
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。图I是纳米银-PAAEM复合材料的透射电镜照片。图2是(a) PAAEM和(b)纳米银-PAAEM复合材料的TG曲线。
具体实施例方式实施例I
纳米银-PAAEM复合材料的制备将O. 66g硝酸银溶于40g蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入IgAAEM和O. Olg过硫酸铵，置于超声反应器中超声50min，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，用水洗涤所得的胶体三次，以除去无机盐，再用甲醇洗涤三次，样品经真空干燥，制得。实施例2 纳米银-PAAEM复合材料的制备将O. 6g硝酸银溶于42g蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入O. 9gAAEM和O. 012g过硫酸铵，置于超声反应器中超声45min，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，用水洗涤所得的胶体三次，以除去无机盐，再用甲醇洗涤三次，样品经真空干燥，制得。实施例3纳米银-PAAEM复合材料的制备将O. 67g硝酸银溶于40. 5g蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入I. 2gAAEM和O. 005g过硫酸铵，置于超声反应器中超声55min，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，用水洗涤所得的胶体三次，以除去无机盐，再用甲醇洗涤三次，样品经真空干燥，制得。实施例4纳米银-PAAEM复合材料的制备将O. 65g硝酸银溶于39. 5g蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入O. 8gAAEM和
O.015g过硫酸铵，置于超声反应器中超声50min，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，用水洗涤所得的胶体三次，以除去无机盐，再用甲醇洗涤三次，样品经真空干燥，制得。实施例5纳米银-PAAEM复合材料的制备将O. 7g硝酸银溶于38g蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入I. IgAAEM和O. 009g过硫酸铵，置于超声反应器中超声50min，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，用水洗涤所得的胶体三次，以除去无机盐，再用甲醇洗涤三次，样品经真空干燥，制得。对比实施例IPAAEM复合材料的制备 将IgAAEM和O. Olg过硫酸铵加入反应容器中，置于超声反应器中超声50min，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，用水洗涤所得的胶体三次，以除去无机盐，再用甲醇洗涤三次，样品经真空干燥，制得。把实施例I制备的纳米银-PAAEM复合物样品分散在丙酮溶液中，取其一滴铺散在
4.8X10_2mm规格的铜网上，待其干燥后进行TEM测试，加速电压是200kV，仪器的分辨率为
O.19nm。请参阅图1，超声制备的纳米银粒径在10 30nm，为球形或近球形形貌。说明单体的原位聚合和银离子的原位还原对制备分散均匀，粒径分布窄的纳米银粒子非常有利。从电子衍射照片可知，根据电子衍射基本公式d = K/R及电镜常数K(20. 08mm. ηπΓ1)，计算出相应的晶面间距d的大小，分别为O. 2362nm、0. 2049nm、0. 1445nm和O. 1232nm，与PDF卡片#87-0597的[111]、[200]、[220]和[311]晶面间距d值基本一致，说明制得的纳米银为面心立方晶系多晶结构。用热分析联用仪对固体粉末样品(实施例I及对比实施例I)进行测试，高纯N2恒定流率为80ml/min，升温速率为10K/min。请参阅图2，纳米银-PAAEM复合材料的分解温度明显高于纯PAAEM，分解速率明显的低于纯PAAEM，这与Heon-Su Park等报道的纳米银粒子的存在会提高复合材料聚合物基体的热稳定性相一致。其原因可能是纳米银粒子均匀地分散在基体PAAEM中，与基体产生相互作用力，纳米银颗粒的存在抑制了聚合物的分子链运动，因而提高了分子链在加热过程中断裂所需的能量，使聚合物的分解温度提高。综上所述，纳米银颗粒的存在对基体PAAEM的热学性能产生积极影响。以上内容仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，将硝酸银溶于适量的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入AAEM和过硫酸铵，置于超声反应器中反应，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，洗涤、干燥，得纳米银-PAAEM复合物。
2.根据权利要求I所述的超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，硝酸银、蒸馏水、AAEM和过硫酸铵的质量比为6 7 380 420 8 12 O. 05 O. 15。
3.根据权利要求2所述的超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，硝酸银、蒸馏水、AAEM和过硫酸铵的质量比为6. 5 6. 7 395 405 9 11 O. 09 O. 12。
4.根据权利要求3所述的超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，硝酸银、蒸馏水、AAEM和过硫酸铵的质量比为6. 6 400 10 0.1。
5.根据权利要求1-4任一项所述的超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，超声反应时间为45 55min。
6.根据权利要求1-4任一项所述的超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，所述洗涤包括水洗涤和甲醇洗涤，分别洗涤3次。
7.根据权利要求1-4任一项所述的超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法，其特征在于，所述干燥采用真空干燥。
全文摘要
本发明涉及纳米银-聚合物复合材料领域，特别涉及一种超声引发无皂乳液聚合制备纳米银-PAAEM复合材料的方法。将硝酸银溶于适量的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，再加入AAEM和过硫酸铵，置于超声反应器中反应，反应体系中的乳液由乳白色逐渐变成灰色，反应后的乳液经冷藏、破乳，弃去上层液体，洗涤、干燥，得纳米银-PAAEM复合物。本发明在不使用气氛保护、不加入还原剂及乳化剂的条件下，采用超声辐射AAEM和AgNO3溶液，银离子被还原成纳米银颗粒，同时AAEM原位聚合，合成纳米银-PAAEM复合材料。纳米银粒子的存在使得基体PAAEM热学性能有很大的提高及产生积极的影响。
文档编号C08F220/28GK102775548SQ20121026684
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者徐国财, 豆娜, 赵建峰, 高圣涛 申请人:安徽理工大学