專利名稱：聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有機/無機雜化功能材料研究領域。具體涉及一種具有核-殼結構 的聚苯乙烯/碘化銀功能性復合粒子的制備方法。技術背景鹵化銀具有優(yōu)良的光學特性而被廣泛應用于光致變色材料、照相感光乳劑 等。其中，碘化銀可作為抗菌藥，也是一種廣泛用于人工影響天氣的成核劑，其納米級的超細粒子具有更突出的人工降雨效果。近年來，作為一種典型的快離子 導體，碘化銀的研究相當活躍。納米碘化銀在結構及其光電性能上具有特殊性而 倍受關注，其特殊的離子輸運特性在固體電池、電化學傳感器、太陽能轉換光催 化劑等方面具有潛在的應用前景。目前，以納米碘化銀作為功能性組分的復合材料及其制備方法有通過原位 反應將納米碘化銀包埋在二氧化硅基體中(參考文獻l: /o"r朋7 0/^"/M'"esce/7ce 2007， 724， 71-74);通過溶膠-凝膠法與浸漬法相結合的方法將納米碘化銀填充 在多孔二氧化硅孔洞中(參考文獻2:硅酸鹽學報2003， W， 246-249);以納米 碘化銀作為內置核通過均勻沉淀法制備殼層為無機物Y (OH) C03的復合材料(參考 文獻3:物理化學學報2002， 7么1005-1008)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有獨特結構與形態(tài)的聚苯乙烯/碘化銀納米復 合粒子材料及其制備方法。本發(fā)明所提出的聚苯乙烯/碘化銀復合粒子是將碘化銀納米粒子組裝在聚合 物基體上，可以增加納米碘化銀在有機相間的分散穩(wěn)定性，充分發(fā)揮其表面效應、 尺寸效應等，達到提高性能、拓展應用的目的。這一復合粒子的結構與形態(tài)為以大粒徑的聚苯乙烯微球為核，在其表面上覆蓋大量的碘化銀納米粒子而形成功 能性殼層，組裝成為具有獨特結構與形態(tài)的復合粒子。本發(fā)明所提出制備方法的過程為分別合成單分散的微米級或亞微米級的聚 苯乙烯微球與單分散的碘化銀納米粒子，在不對上述粒子進行任何表面設計與改 性的前提下，將二者在具有一定組成與特性的介質中進行簡單的混合，有效地使 碘化銀納米粒子覆蓋在聚苯乙烯微球的表面。本發(fā)明的思想和技術核心在于在混合膠體中，基于碘化銀納米粒子的物理特性，通過對膠體組成及介質特性的控制，促使碘化銀納米粒子有效而可控地覆 蓋在聚苯乙烯微球表面上，實現(xiàn)異種粒子間的有序凝聚。本發(fā)明所提出的制備方法的特點為①聚苯乙烯原始粒子無需經過特別的表 面設計或改性；碘化銀小粒子的表面可以吸附有不同離子或帶有不同電荷；②復 合過程簡單快速，將聚苯乙烯乳液與碘化銀膠體經過簡單的混合和適當?shù)臄嚢杓?可完成；③復合粒子的殼層結構可控，可通過調節(jié)多種因素控制碘化銀粒子在核 粒子表面上的覆蓋率，從而獲得不同性能的聚苯乙烯/碘化銀復合粒子； 復合 過程中過量的碘化銀可被循環(huán)使用而具有較高的利用率。本發(fā)明所提出的聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的合成方法及其具體步驟如下-1. 粒子的制備聚苯乙烯粒子的制備可采用分散聚合方法，體系包括醇介 質或醇-水混合介質，非離子型兩親大分子穩(wěn)定劑，油溶性引發(fā)劑。碘化銀納米 粒子可通過沉淀法制備。上述兩種粒子亦可根據(jù)需要采用市售的產品。2. 聚苯乙烯粒子的預處理將聚苯乙烯粒子用醇、水分別多次離心洗滌后，再用純水配成不同固含量的 乳液待用。3. 聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的制備本發(fā)明中，碘化銀粒子和聚苯乙烯粒子的用量比依照覆蓋率的需求確定。覆 蓋率可達到90 %。本發(fā)明可以用以下三條途徑來實現(xiàn)A. 將聚苯乙烯乳液和碘化銀膠體直接混合。B. 向聚苯乙烯乳液中加入大分子穩(wěn)定劑，攪拌后，與碘化銀膠體混合。所 述大分子穩(wěn)定劑為聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇和十二烷 基硫酸鈉等，用量不超過聚苯乙烯粒子質量的8.0 %。c.向聚苯乙烯乳液中加入醇，攪拌后與碘化銀膠體混合。醇為下述中的一 種丙醇，異丙醇，丁醇，異丁醇等；加入后醇的體積百分比不超過90 %。4. 上述所得混合乳液經過適當?shù)碾x心洗滌和離心分離得到沉淀物，將其真 空干燥，即可獲得所需結構的粉末狀聚苯乙烯/碘化銀功能性復合粒子。另外，離心分離所得上層液體中含有游離的碘化銀納米粒子，經處理后可作 為碘化銀膠體循環(huán)進入步驟3而被重復使用。
具體實施例方式實施例1:2. 8 g聚乙烯基吡咯垸酮溶于160 ml異丙醇并轉移至四頸瓶中，升溫至70 。C。再將0.2 g偶氮二異丁腈溶于20 g苯乙烯單體，并在氮氣保護下，加入到 上述溶液中。機械攪拌，恒溫反應24小時后，停止反應并冷卻至室溫。所得乳 液經離心分離得到沉淀物，依次用乙醇和蒸餾水分別洗漆3次，最后分散到純水 介質中，并調節(jié)其固含量為6.80wtM。所得聚苯乙烯微球具有單分散性，平均 粒徑為2150 nm。攪拌下，將0. 05 mol/L的硝酸銀水溶液逐滴滴加到0. 034 mol/L的碘化鉀 水溶液中。滴加完畢繼續(xù)攪拌30 min后停止反應。得淺黃色膠體，經透射電鏡 觀測所得碘化銀為不規(guī)則的納米粒子，其平均粒徑約為100 nm。調節(jié)此膠體固 含量至1. 50 wt %。取上述聚苯乙烯乳液2. 94 g，用10 ml蒸餾水稀釋，將上述碘化銀膠體7. 60 g加入其中，并攪拌片刻。所得混合乳液經離心分離，上層液體經處理待循環(huán)利 用，沉淀物則用蒸餾水多次洗滌，在超聲作用下重新分散在水中。透射電鏡下觀 察為單分散、包覆完整的核一殼結構的復合粒子。經真空干燥得淺黃色粉末狀樣P叩o實施例2:5. 6 g聚乙烯基吡咯垸酮溶于160 ml乙醇并轉移至四頸瓶中，升溫至70 。C。 再將0.2 g偶氮二異丁腈溶于20 g苯乙烯單體，并在氮氣保護下，加入到上述 溶液中。機械攪拌，恒溫反應24小時后，停止反應并冷卻至室溫。所得乳液經 離心分離得到沉淀物，依次用乙醇和蒸餾水分別洗滌3次，最后分散到純水介質 中，并調節(jié)其固含量為8.40wt呢。所得聚苯乙烯微球具有單分散性，平均粒徑 為1400 nm。攪拌下，將0. 085 mol/L的硝酸銀水溶液逐滴滴加到0. 125 mol/L的碘化鉀 水溶液中。滴加完畢繼續(xù)攪拌30 min后停止反應。得淺黃色膠體，經透射電鏡 觀測所得碘化銀為不規(guī)則的納米粒子，其粒徑約為300 nm。調節(jié)此膠體固含量 至5. 50 wt %。取上述聚苯乙烯乳液2. 38 g，用10 ml蒸餾水稀釋，將上述碘化銀膠體12. 98 g加入其中，并攪拌片刻。所得混合乳液經離心分離，上層液體經處理待循環(huán)利 用，沉淀物則用蒸餾水多次洗滌，在超聲作用下重新分散在水中。透射電鏡下觀 察為單分散、包覆完整的核一殼結構的復合粒子。經真空干燥得淺黃色粉末狀樣實施例3:平均粒徑為2150 nm的聚苯乙烯乳液和平均粒徑約為100 nm的碘化銀納米 膠體的制備過程同實施例1。取上述聚苯乙烯乳液2.94 g，用10ral蒸餾水稀釋，加入0.4g濃度為0.6 wt %的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液，磁力攪拌30分鐘至吸附平衡。將上述碘化銀 膠體7.60 g加入其中，并攪拌片刻。所得混合乳液經離心分離，上層液體經處 理待循環(huán)利用，沉淀物則用蒸餾水多次洗滌，在超聲作用下重新分散在水中。透 射電鏡下觀察為單分散、包覆程度一定的復合粒子。經真空干燥得淺黃色粉末狀 樣品，碘化銀包覆率約為26 %。實施例4:平均粒徑為2150 nm的聚苯乙烯乳液和平均粒徑約為100 nm的碘化銀納米 膠體的制備過程同實施例l。取上述聚苯乙烯乳液2.94 g，向其中加入16.50 ml異丙醇，攪拌均勻。將 上述碘化銀膠體7.60 g加入其中，并攪拌片刻。所得混合乳液經離心分離，上 層液體經處理待循環(huán)利用，沉淀物則用蒸餾水多次洗滌，在超聲作用下重新分散 在水中。透射電鏡下觀察為單分散、包覆程度一定的復合粒子。經真空干燥得淺 黃色粉末狀樣品，碘化銀包覆率約為48%。
權利要求
1.聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的制備方法，采用單分散的聚苯乙烯粒子和單分散的碘化銀粒子，其特征在于，先將聚苯乙烯粒子預處理，然后經A或B或C途徑混合，離心分離，洗滌，真空干燥，得粉末狀聚苯乙烯/碘化銀復合粒子A.將聚苯乙烯乳液和碘化銀膠體直接混合；B.向聚苯乙烯乳液中加入大分子穩(wěn)定劑，攪拌后，與碘化銀膠體混合；C.向聚苯乙烯乳液中加入醇，攪拌后，與碘化銀膠體混合。
2. 據(jù)權利要求1所述的聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的制備方法，其特征在于，所 述大分子穩(wěn)定劑為聚乙烯基吡咯垸酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇和十二烷 基硫酸鈉等，用量不超過聚苯乙烯粒子質量的8.0 %。
3. 據(jù)權利要求1所述的聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的制備方法，其特征在于，所述醇為丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇等中的一種，加入后醇的體積百分比不超過90 %。
全文摘要
聚苯乙烯/碘化銀復合粒子的制備方法，本發(fā)明的特征在于，首先將單分散的聚苯乙烯粒子進行預處理，然后與碘化銀膠體直接混合，或先向聚苯乙烯乳液中加入大分子穩(wěn)定劑或醇后再與碘化銀膠體混合，經離心分離，真空干燥，得到粉末狀聚苯乙烯/碘化銀復合粒子。
文檔編號C08L25/06GK101215396SQ200810019199
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權日2008年1月16日
發(fā)明者倩 吳, 王昭群, 奇 薛, 銀東平 申請人:南京大學