[发明专利]纳米铜/聚合物空心复合微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米铜/聚合物空心复合微球及其制备方法，其采用原位细乳液聚合工艺制备表面由羧基和酰胺基共同改性的聚苯乙烯微球，制得以聚苯乙烯为内核的核壳结构实心微球，然后加入N,N‑二甲基甲酰胺溶解聚苯乙烯内核，制备出聚合物空心复合微球，随后滴加五水硫酸铜溶液，通过静电吸附铜离子，在水合肼的还原作用下，铜离子在聚合物微球表面原位生成纳米铜粒子，即得到纳米铜/聚合物空心微球。本发明提供的方法工艺简单，实验条件温和且以控制，得到的微球的纳米铜在微球表面分布均匀，粒子大小均一。

技术领域

本发明属无机/聚合物复合材料领域，尤其涉及纳米铜/聚合物空心复合微球及其制备方法。

背景技术

纳米金属粒子/聚合物微球复合材料是将纳米金属粒子分散在聚合物微球基体中、或包覆在聚合物微球内部、或负载在聚合物微球表面形成的，同时具有纳米金属粒子和聚合物微球的优良特性。纳米铜粒子尺寸小且具有很高的表面活性；聚合物空心微球具有密度低、比表面积大和负载能力高等特点；将纳米铜与聚合物空心微球复合以后，利用其复合效应可以对材料的物理、化学性质产生特殊的作用,可以赋予材料独特的电性能、光学性能、机械性能、磁学性能和催化性能等,能够广泛地应用于光子学、电子学、环境学、生物医学和信息材料学等诸多领域。

由于纳米金属粒子的比表面积很大、表面原子数多、存在大量的表面缺陷，颗粒之间极易发生团聚作用，且无机金属例子与聚合物的相容性较差，这些因素都会大大影响纳米铜在聚合物表面的均匀分布，因此制备纳米铜/聚合物微球的关键在于控制纳米铜在聚合物中的分散程度和粒径分布。赵东宇等[赵东宇，核-壳纳米铜/聚丙烯睛复合材料及其制备方法，中国专利，CN 102189268 ]：将硫酸铜、OP一10、氢氧化钠和水合肼的混合溶液加热反应，过滤后的固相物洗涤干燥，得到纳米铜；再将OP一10、十二烷基苯磺酸钠、纳米铜加到聚乙烯吡咯烷酮与纳米铜的混合液中，超声后加入聚乙烯醇，通氮气并滴入偶氮二异丁腈与丙烯腈的混合液，升温反应，经洗涤干燥得到产品。该方法采用先制备纳米铜再合成聚合物的方法，其纳米铜的均匀分散性较差。孙蓉等[孙蓉，一种含纳米铜的环氧树脂复合材料及其制备方法，中国专利，CN 103408896 A ]：在反应瓶中依次加入铜的前驱体、保护剂、多元醇、环氧树脂，升温至反应温度，原位热还原反应后得到纳米铜/环氧复合浆料：将该浆料分散在溶剂中，加入固化剂后于固化温度下固化得到纳米铜/环氧树脂复合材料。该方法所介绍方法分散性较好，但纳米铜随机分散在体系中，不能够使纳米铜定向负载在聚合物表面。在聚合物微球负载纳米金属粒子领域，大多制备工艺复杂，且尚未见到将纳米铜粒子负载在空心聚合物微球表面。

发明内容

本发明的目的是提供一种微球表面纳米铜粒子分散均匀、聚合工艺简单、且易控制、易操作的纳米铜/聚合物空心复合微球及其制备方法。

本发明的一种纳米铜/聚合物空心复合微球，平均粒径150-200nm，壁厚40-50nm，纳米铜均匀负载在空心聚合物微球的表面。

上述所述纳米铜/聚合物空心复合微球，其主要由下述重量份的原料制成：

苯乙烯 8-10

十六烷 0.7-0.9

偶氮二异丁睛 0.10-0.20

丙烯酸 1.0-2.0

丙烯酰胺 1.0-2.0

二乙烯基苯 0.1-0.15

水合肼 5-8