專利名稱：一種高分子微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子微球表面包覆氧化銅復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
利用各種無機(jī)單元與有機(jī)高分子材料以各種方式復(fù)合成型，可以制備性能優(yōu)異的復(fù)合材料。復(fù)合材料具有原組分不具備的特殊性能或功能。利用無機(jī)材料與聚合物基體的相互作用產(chǎn)生新的效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二者之間優(yōu)勢(shì)的互補(bǔ)，開發(fā)性
能優(yōu)異的新型材料，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的重要方向之一[李春風(fēng)etal.功能材料，38 (2007): 3928-3931]
聚甲基丙烯酸甲酯是樹脂基體的典型代表，其優(yōu)良的光學(xué)性能可與光學(xué)玻璃相媲美，透明度甚至比玻璃還好，機(jī)械穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉。PMMA的耐紫外線性、高透光率和良好的加工性能使其在航空、建筑、農(nóng)業(yè)、光學(xué)儀器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。[陳盧松etal.塑料，4 36 (2007): 89-95]
作為一種多功能無機(jī)材料，CuO被廣泛應(yīng)用于印染、陶瓷、玻璃及醫(yī)藥等重要領(lǐng)域。在磁性、光吸收、化學(xué)活性、熱阻、催化劑和熔點(diǎn)等方面表現(xiàn)出奇特的物理和化學(xué)性能，已引起人們廣泛的關(guān)注，并成為用途更廣泛的無機(jī)材料之一[杜建平etal.山西化工，3 (2004): 3-6]。在傳感器方面，由于CuO納米粒子的奇特性，對(duì)外界環(huán)境如溫度、光、濕氣等十分敏感，可大大提高傳感器的響應(yīng)速度、靈敏度和選擇性。用CuO作傳感器的包覆膜能夠極大提高傳感器對(duì)CO的選擇性和靈敏度。納米CuO粉體在電子領(lǐng)域的傳感器應(yīng)用方面、材料領(lǐng)域的超導(dǎo)材料和熱導(dǎo)材料等方面都顯示出很好的應(yīng)用前景[李樣生et al.材料導(dǎo)報(bào)，20048: 128-130]。將氧化銅復(fù)合于PMMA材料的表面，不僅能有效的發(fā)揮氧化銅優(yōu)良的性能，還能提高分散性，增加表面光澤等作用，因此應(yīng)用于印染、陶瓷、玻璃及醫(yī)藥等重要領(lǐng)域具有廣闊的前景。而迄今為止，將氧化銅包覆在聚甲基丙烯酸甲酯微球表面形成穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料還未有文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高分子微球表面包覆氧化銅復(fù)合材料的制備方法，以可溶性銅鹽和聚甲基丙烯酸甲酯微球?yàn)樵?，通過對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯微球進(jìn)行表面處理，采用溶液反應(yīng)方法合成聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。本發(fā)明采用的技術(shù)方案步驟如下
一、 一種高分子微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料
該復(fù)合材料為核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為聚甲基丙烯酸甲酯微球，直徑為1微米 20微米，外殼為氧化銅包覆層。
二、 一種高分子微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料的制備方法，該方法的步驟如下
1) 將可溶性銅鹽溶于去離子水中，攪拌得到均勻溶液，銅離子濃度為0.01 0.5摩爾/升；
2) 將聚甲基丙烯酸甲酯微球加入氨水溶液中，攪拌使其均勻分散在溶液中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為1~50克/升；氨水濃度為20 880克/升；
3) 將上述的兩種溶液混合；混合溶液用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至8 10;
4) 將上述混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在60。C 10(TC，攪拌速率為0 1000轉(zhuǎn)/分鐘；反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)~24小時(shí)；
5) 將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。
所述的可溶性銅鹽為銅的硝酸鹽或氯化鹽。所述的聚甲基丙烯酸甲酯微球，直徑為1微米 20微米。所述的堿溶液為氨水或氫氧化鈉溶液。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明通過一種簡(jiǎn)單、溫和的溶液方法制備得到聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。該方法以可溶性銅鹽和聚甲基丙烯酸甲酯微球?yàn)樵希ㄟ^對(duì)有機(jī)聚甲基丙烯酸甲酯顆粒表面進(jìn)行處理，將氧化銅顆粒包覆在有機(jī)聚甲基丙烯酸甲酯微球表面。得到的產(chǎn)品為核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為微米級(jí)聚甲基丙烯酸甲酯微球，外殼為氧化銅包覆層。具有良好的分散性，氧化銅包覆層致密，均勻。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖l中l(wèi).氧化銅包覆層；2.聚甲基丙烯酸甲酯微球。圖2是實(shí)施例1所用聚甲基丙烯酸甲酯微球XRD圖譜。圖3是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的XRD圖譜。圖4是實(shí)施例1所用聚甲基丙烯酸甲酯微球的電鏡照片。圖5是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的電鏡照片。圖6是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的電鏡照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:
將O.OlOOg直徑5 15微米的聚甲基丙烯酸甲酯微球溶于10mL濃度為880克/升氨水中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為1克/升，攪拌使其均勻分散在溶液中；將0.0966g三水硝酸銅溶于去40mL去離子水中，攪拌得到均勻溶液，銅離子總濃度為0.01摩爾/升；將上述兩種溶液混合；混合溶液用氨水調(diào)節(jié)pH值為8;將此混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在IOO'C,攪袢速率為O轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。圖2是聚甲基丙烯酸甲酯微球的XRD圖譜，可以看出聚甲基丙烯酸甲酯微球?yàn)榉墙Y(jié)晶物質(zhì)。圖3是該產(chǎn)物的XRD圖譜，除去圖2中聚甲基丙烯酸甲酯微球所對(duì)應(yīng)的峰，該圖譜與氧化銅標(biāo)準(zhǔn)XRD數(shù)據(jù)(JCPDS No 48-1548)吻合，說明產(chǎn)物中的結(jié)晶相物質(zhì)是氧化銅。圖5是該產(chǎn)物的SEM照片，比較圖4中PMMA微球，明顯可以看出CuO顆粒均勻的包覆在聚甲基丙烯酸甲酯微球表面，球體直徑約20微米。
實(shí)施例2:
將0.5000g直徑10 20微米的聚甲基丙烯酸甲酯微球溶于lOmL濃度為20克/升氨水中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為50克/升，攪拌使其均勻分散在溶液中；將4.8320g三水硝酸銅溶于去40mL去離子水中，攪拌得到均勻溶液，銅離子總濃度為0.5摩爾/升；將上述兩種溶液混合；混合溶液用氨水調(diào)節(jié)pH值為10;將此混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在60°C ，攪拌速率為600轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間8小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。圖6是該產(chǎn)物的SEM照片，明顯可以看出CuO顆粒均勻的包覆在微球表面，球體直徑約10微米。
實(shí)施例3:
將0.3000g直徑1 5微米的聚甲基丙烯酸甲酯微球溶于10mL濃度為440克/升氨水中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為30克/升，攪拌使其均勻分散在溶液中；將1.2080g三水硝酸銅溶于去40mL去離子水中，攪拌得到均勻溶液，銅離子總濃度為0.15摩爾/升；將上述兩種溶液混合；混合溶液用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.5;將此混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在80°C，攪拌速率為1000轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種高分子微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料為核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為聚甲基丙烯酸甲酯微球(2)，直徑為1微米～20微米，外殼為氧化銅包覆層(1)。
2、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子微球表面包覆氧化銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法的步驟如下1) 將可溶性銅鹽溶于去離子水中，攪拌得到均勻溶液，銅離子濃度為0.01~0.5摩爾/升；2) 將聚甲基丙烯酸甲酯微球加入氨水溶液中，攪拌使其均勻分散在溶液中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為1~50克/升；氨水濃度為20-880克/升；3) 將上述的兩種溶液混合；混合溶液用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至8 10;4) 將上述混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在60。C 10(TC，攪拌速率為0~1000轉(zhuǎn)/分鐘；反應(yīng)時(shí)間1小時(shí) 24小時(shí)；5) 將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高分子微球表面包覆氧化銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的可溶性銅鹽為銅的硝酸鹽或氯化鹽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高分子微球表面包覆氧化銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的聚甲基丙烯酸甲酯微球，直徑為1微米 20微米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高分子微球表面包覆氧化銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的堿溶液為氨水或氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分子微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料及其制備方法。將可溶性銅鹽溶于去離子水中，攪拌得到均勻溶液，銅離子濃度為0.01～0.5摩爾/升；將聚甲基丙烯酸甲酯微球加入氨水溶液中，攪拌使其均勻分散在溶液中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為1～50克/升，氨水濃度為20～880克/升；將上述的兩種溶液混合；混合溶液用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至8～10；將上述混合液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在50℃～100℃，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)～24小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化銅的復(fù)合材料。得到的產(chǎn)品氧化銅包覆層均勻，致密。
文檔編號(hào)C08L33/00GK101560320SQ20091009878
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者俞曉晶, 王耐艷, 王龍成, 許小琴, 紅 賈, 金達(dá)萊 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)