[发明专利]一种通过多巴胺制备表面包覆银的复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于制备导电复合材料领域，具体涉及一种在各种形状以及 性能的材料表面还原银的方法，尤其涉及在还原剂存在的条件下通过多 巴胺表面功能化制备基体/银复合材料的方法。

背景技术

金属粉体是电子工业、国防工业的重要原料。由于金属的密度很大， 以金属微粉为主要导电介质的材料在储存及使用过程中很难避免降解 现象的发生。这将在很大程度上影响产品的使用。金属包覆其他金属或 者非金属基体是一种核心为高分子陶瓷等非金属或者其他金属、表面为 金属的核壳式复合粉末，它可赋予基体特殊的电，磁、光学性能以及抗 氧化和耐老化性能，还可改善粉末与金属的润湿性。本专利将具体涉及 一种可在大多数非金属材料以及金属材料表面进行有效改性的方法，主 要以玻璃微珠、铝粉和针状硅酸盐为实例。

玻璃微珠具有密度小且粒径均匀的特征，密度远小于金属粉体。但 是普通的玻璃微珠是绝缘体，不能作为导电材料的填充材料。使用低密 度的导电玻璃微珠作为导电材料有利用克服导电介质的沉降问题。玻璃 微珠表面化学镀镍、铜、银以及复合涂层可用作电磁屏蔽材料和吸波材 料的导电材料。由于其表面憎水性，未处理的玻璃微珠表面与其他材料 表面的粘结稳定性和结合力较差，需要进行进一步的处理，使其表面能 够形成均匀致密的银层。

铝由于比重轻、延展性好、金属光泽好以及价格低廉等优点，被广 泛地应用在电子、航空及电子浆料等领域。但是铝粉表面活性大，极不 稳定，易于空气发生氧化还原反应，以致失去本身的优点。因此，在应 用中，须对其进行表面处理，使得处理后的铝粉既保持本身的密度轻， 金属光泽好的优点，同时具有良好的导电性能。银是贵金属，与铝的颜 色相近，且其导电性优良，若在铝粉上包覆一层均匀而薄的银，在保持 铝粉自身优势的同时，赋予铝粉良好的导电性能，同时也大大降低了成 本，所得产品可用于电磁屏蔽、导电浆料等领域。

由于石油资源日趋紧张和环境保护的要求，天然矿物填料在补强和 降低成本方面的作用日益凸显，层状天然粘土矿物/聚合物材料引起了 许多研究者的关注。针状硅酸盐是一种含有纳米短纤维的天然层状含水 富镁铝硅酸盐矿物，典型的瓶中有凹凸棒石和坡缕石。将针状硅酸盐表 面进行改性，沉积上金属银，可以改善其导电性能。然后，通过常规的 聚合物熔体混合加工方法，改性针状硅酸盐能够被解离成长度小于 100nm的晶束或单晶而均匀分散在橡胶基体中，表现出优良的补强性能， 从而制备出低成本的、力学性能优异的、导电性能优异的纳米复合材料。

在过去的几十年中，科学家们对基体表面金属化的各种方法进行了 探索和研究，其中方法包括机械混合法，Sol-gel法等等。这些方法对 于粉体表面改性有不同的缺陷，例如机械混合法混合不均、Sel-gel法 在还原金属氧化物时晶粒容易长大等。因此在该发明中选用化学镀的方 法。

目前，已有研究表明多巴胺可以作为一种有效物质帮助银的金属 化。多巴胺可以在多种聚合物表面进行黏附，且粘结性能优异，过程简 单易行。此种方法源于贝壳类动物分泌的蛋白质物质可以有效地粘结在 物体的湿表面，已有科学家对此现象的原理进行研究。研究结果表明， 贝壳类动物所分泌出的蛋白质物质中的二羟基苯丙氨酸(DOPA)在其中 起到主要作用，并证明多巴胺可以在各种有机或无机基体表面粘结良 好，粘结性能与基体无关，且可在基体表面作为有效的平台进行金属或 其他单体的进一步接枝。在专利WO2008/049108A1中通过将沉积有多 巴胺的聚酰亚胺(PI)膜浸泡于硝酸银溶液中室温反应18小时，得到 表面覆盖有金属银的聚酰亚胺膜。但此方法还原时间长，银还原效果不 明显，沉积在聚酰亚胺膜表面的银层薄，银粒子不连续，不具有导电性 能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有制备表面包覆银的复合材料技术中存 在的不足，而提供一种通过多巴胺表面修饰制备表面包覆有银的复合材 料的方法。本发明所提供的方法操作简便、耗时短，所制备的复合材料 的包覆性能以及导电性能好。

本发明通过在碱性条件下将多巴胺沉积在基体表面之后，将用聚多 巴胺表面功能化的基体置于银镀液中，加入还原剂葡萄糖溶液，制备包 覆性能良好、具有导电性能的基体/银复合材料，具体步骤如下：