專利名稱：含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法。
背景技術(shù)：
在常用技術(shù)中，制作含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料通常是先以粉末冶金的方式制作成銅銦鎵硒(CIGS)塊材，之后將其研磨成納米級粉體。另外也有采用水熱法以具劇毒性的聯(lián)胺或三乙基胺為溶劑，于高壓釜提供的環(huán)境條件下反應(yīng)制成納米級CIGS 晶粒粉體。這些納米粉體再以已知的層間插入法或直接分散法與高分子材料混摻形成陶瓷-高分子復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法，包含混合步驟以及聚合步驟，該混合步驟是將具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末與高分子第一前軀物充份混合為第一混合物，而聚合步驟，是將高分子第二前驅(qū)物添加至該第一混合物中，該高分子第二前驅(qū)物與該第一混合物中的該高分子第一前軀物產(chǎn)生聚合反應(yīng)而產(chǎn)生出高分子，而形成含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料，其中該高分子第一前軀物為含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n單體或Ar(NH2)n單體，該R為碳鏈烷基、該Ar 為芳香族基，η = 1至3，該胺官能基(NH2)是作為用以分散金屬原子的螯合基，該高分子第二前軀物是苯酸系單體或酰氯系單體，而該具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末為銅銦鎵硒 (CIGS)結(jié)晶納米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結(jié)晶納米粉末。替代地，能夠?qū)⒕哂泄馕展δ艿慕Y(jié)晶納米粉末的反應(yīng)前驅(qū)物與高分子第一前軀物及溶劑預(yù)先加熱反應(yīng)為混合溶液，再將高分子第二前軀物加入已產(chǎn)生聚合反應(yīng)，而形成含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料。本發(fā)明直接將銅銦鎵硒(CIGS)結(jié)晶納米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結(jié)晶納米粉末，與具有螯合基的單體混合，再與另一單體聚合，或是將銅銦鎵硒(CKS)結(jié)晶納米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結(jié)晶納米粉末的反應(yīng)前驅(qū)物與高分子單體預(yù)先合成，再與另一單體聚合，借由螯合基將金屬原子充分分散，而使得在聚合反應(yīng)時充分混合，并且不需要后續(xù)的硒化反應(yīng)，或是借由高壓釜進行反應(yīng)，而避免了毒性的問題。


圖1是具有光吸收功能的納米晶粒之軟性基板的制作方法第一實施例的流程圖。圖2是具有光吸收功能的納米晶粒之軟性基板的制作方法第二實施例的流程圖。主要組件符號說明Sl含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法Sll混合步驟S13聚合步驟
S15干燥步驟S2含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法S21預(yù)反應(yīng)步驟S23聚合步驟S25干燥步驟
具體實施例方式以下配合附圖及組件符號對本發(fā)明的實施方式做更詳細的說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在研讀本說明書后能據(jù)以實施。圖1是含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法第一實施例的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法Sl包含混合步驟Sll以及聚合步驟S13。該混合步驟Sll是將具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末，如銅銦鎵硒(CIGS)結(jié)晶納米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結(jié)晶納米粉末，與高分子第一前軀物充分混合為第一混合物，該第一前軀物含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n或Ar(NH2)n單體， 其中R為碳鏈烷基、Ar為芳香族基，η = 1至3，較佳為2，其中(-NH2)官能基作為用以分散金屬原子的螯合基。聚合步驟S13，是在將高分子第二前驅(qū)物添加至第一混合物中，該高分子第二前軀物是苯酸系單體或酰氯系單體，高分子第二前驅(qū)物與第一混合物中的高分子第一前軀物產(chǎn)生聚合反應(yīng)而產(chǎn)生出高分子，而形成含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料。此外，在該聚合步驟S13進一步地添加適當(dāng)?shù)娜軇?、觸媒及與共同參與聚合反應(yīng)的高分子第三前軀物于第一混合物中，并加熱以加速聚合反應(yīng)，并進一步包含干燥步驟 S15，借由加熱或烘干，使聚合后的高分子充分干燥。圖2是含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法第二實施例的流程圖。如圖2所示，本發(fā)明含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法S2包含預(yù)反應(yīng)步驟S21、聚合步驟S23以及干燥步驟S25。該預(yù)反應(yīng)步驟S21是將具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末的反應(yīng)前驅(qū)物，如銅銦鎵硒(CIGS)結(jié)晶納米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS) 結(jié)晶納米粉末的反應(yīng)前驅(qū)物，與高分子第一前軀物以及溶劑，預(yù)先混合并加熱反應(yīng)為包含高分子第一前軀物及具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末的第一混合溶液，該高分子第一前軀物為R(NH2)n或Ar(NH2)n單體，其中R為碳鏈烷基、Ar為芳香族基，n = 1至3，較佳為2，其中(-NH2)官能基作為用以分散金屬原子的螯合基。聚合步驟S23中是將混合高分子第二前軀物及溶劑的第二混合溶液添加至第一混合溶液中，而使該高分子第二前軀物及該高分子第一前軀物產(chǎn)生聚合反應(yīng)形成高分子，而產(chǎn)生含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料溶液。干燥步驟S15是將該含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料溶加熱或烘干而使其充分干燥，而完成該含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料。進一步地，在該聚合步驟S23中的該第二混合溶液進一步添加觸媒及共同參與聚合反應(yīng)的的高分子第三前軀物至第一混合溶液中，并加熱以加速聚合反應(yīng)。在第一實施例與第二實施例中，該高分子第一前軀物的R(NH2)n單體選自下列的化學(xué)結(jié)構(gòu)式一及化學(xué)結(jié)構(gòu)式二，而Ar (NH2)n單體選自下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式三至化學(xué)結(jié)構(gòu)式八， 而該高分子第二前軀物的苯酸系單體選擇自下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式九至化學(xué)結(jié)構(gòu)式十一，而酰氯系單體選擇自下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式十二或十三的單體，高分子第三前軀物選自下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式十四及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十五的單體。溶劑為N-甲基咯烷酮(NMP)或二甲基乙胺(DMAC)，觸媒為氧化鋁粉末。
化學(xué)結(jié)構(gòu)式一H2N-CH2-R-CH2-NH2
其中 R為CnH2n, η 為 4-16。
化學(xué)結(jié)構(gòu)式二
權(quán)利要求
1.一種含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法，包含混合步驟，是將具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末與高分子第一前軀物充分混合為第一 混合物；以及聚合步驟，是將高分子第二前驅(qū)物添加至該第一混合物中，該高分子第二前驅(qū)物與該 第一混合物中的該高分子第一前軀物產(chǎn)生聚合反應(yīng)而產(chǎn)生出高分子，而形成含光吸收功能 的納米晶粒的高分子復(fù)合材料，其中該高分子第一前軀物為含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n単體或Ar (NH2)n単體，該R 為碳鏈烷基、該Ar為芳香族基，n = 1至3，該胺官能基是作為用以分散金屬原子的螯合基， 該高分子第二前軀物為苯酸系単體或酰氯系単體，而該具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末為 銅銅鎵硒(CIGS)結(jié)晶納米粉末或是銅銅鎵硒硫(CIGSS)結(jié)晶納米粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該聚合步驟中，進ー步添加溶劑、觸媒及與共同參與 聚合反應(yīng)的高分子第三前軀物至該第一混合物中，并加熱以加速該聚合反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進ー步包含干燥步驟，通過加熱或烘干，使聚合后的高分 子充分干燥。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該R(NH2)n単體是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式一及化學(xué)結(jié)構(gòu)式 ニ，該Ar (NH2)n単體是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式三、化學(xué)結(jié)構(gòu)式四、化學(xué)結(jié)構(gòu)式五、化學(xué)結(jié)構(gòu)式六、化 學(xué)結(jié)構(gòu)式七以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式八化學(xué)結(jié)構(gòu)式一H2N-CH2-R-CH2-NH2其中 R 為 CnH2n, n 為 4-16，化學(xué)結(jié)構(gòu)式二
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該苯酸系単體是選自下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式九、化學(xué)結(jié)構(gòu)式十以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十一，該酰氯系單體是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式十二以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十三OOY、八 r\化學(xué)結(jié)構(gòu)式九
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該溶劑為N-甲基咯烷酮(NMP)或二甲基乙胺 (DMAC)，該觸媒為氧化鋁粉末，而共同參與聚合反應(yīng)的該高分子第三前軀物是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式十四及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十五的單體化學(xué)結(jié)構(gòu)式十四
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該高分子第二前驅(qū)物與該高分子第一前軀物聚合反應(yīng)而產(chǎn)生出的該高分子是聚酰胺(polyamide，PA)、聚酰亞胺(polyimide，PI)、聚醚酰亞胺 (polyetherimide，PEI)、聚酰胺酰亞胺(polyamideimide,PAI)以及聚苯胺(polyaniline, PANI)的至少其中之一。
8.一種含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法，包含預(yù)反應(yīng)步驟，是將具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末的反應(yīng)前驅(qū)物，與高分子第一前軀物及溶劑，預(yù)先加熱反應(yīng)為包含該高分子第一前軀物及具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末的第一混合溶液；聚合步驟，是將混合高分子第二前軀物及溶劑的第二混合溶液添加至該第一混合溶液中，而使該高分子第二前軀物及該高分子第一前軀物產(chǎn)生聚合反應(yīng)形成高分子，而產(chǎn)生含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料溶液；以及干燥步驟，是將該含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料溶加熱或烘干，使其充分干燥，而完成該含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料，其中該高分子第一前軀物為含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n或Ar (NH2)n單體，該R為碳鏈烷基、Ar為芳香族基，η = 1至3，較佳為2，其中該胺官能基作為用以分散金屬原子的螯合基，該高分子第二前軀物是苯酸系單體或酰氯系單體，而該具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末為銅銦鎵硒(CIGS)結(jié)晶納米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結(jié)晶納米粉末。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該聚合步驟中，進一步添加觸媒及與共同參與聚合反應(yīng)的高分子第三前軀物至該第一混合溶液中，并加熱以加速該聚合反應(yīng)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該R(NH2)n單體是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式一及化學(xué)結(jié)構(gòu)式二，該Ar (NH2)n單體是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式三、化學(xué)結(jié)構(gòu)式四、化學(xué)結(jié)構(gòu)式五、化學(xué)結(jié)構(gòu)式六、化學(xué)結(jié)構(gòu)式七以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式八
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該苯酸系單體是選自下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式九、化學(xué)結(jié)構(gòu)式十以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十一，該酰氯系單體是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式十二以及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十三 OO化學(xué)結(jié)構(gòu)式九戲
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該觸媒為氧化鋁粉末，而共同參與聚合反應(yīng)的該高分子第三前軀物是選自化學(xué)結(jié)構(gòu)式十四及化學(xué)結(jié)構(gòu)式十五的單體化學(xué)結(jié)構(gòu)式十四
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該高分子第二前驅(qū)物與該高分子第一前軀物聚合反應(yīng)而產(chǎn)生出的該高分子是聚酰胺(polyamide，PA)、聚酰亞胺(polyimide，PI)、聚醚酰亞胺(polyetherimide，PEI)、聚酰胺酰亞胺(polyamideimide，PAI)以及聚苯胺 (polyaniline, PANI)的至少其中之一。
全文摘要
一種含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料的制作方法，包含混合步驟，將具有光吸收功能的結(jié)晶納米粉末與高分子第一前軀物充分混合為第一混合物；以及聚合步驟，將高分子第二前驅(qū)物添加至第一混合物中，高分子第二前驅(qū)物與高分子第一前軀物聚合反應(yīng)為高分子，而形成含光吸收功能的納米晶粒的高分子復(fù)合材料，其中高分子第一前軀物具有用以分散金屬原子的螯合基，高分子第二前軀物是苯酸系單體或酰氯系單體，使得聚合反應(yīng)時充分混合納米粉末及高分子，且不需要后續(xù)的硒化反應(yīng)，或是以高壓釜進行反應(yīng)，而避免了毒性的問題。
文檔編號C08G69/32GK102532521SQ201010594318
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者鐘潤文 申請人:慧濠光電科技股份有限公司