一種微米級復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種微米級復合材料，該微米級復合材料包括用作載體的微米級材料、復合在微米級材料表面上的納米級光觸媒微粒以及附著在納米級光觸媒上的納米金屬層。還提供一種制備上述微米級復合材料的方法，其特征在于，該方法包括：在復合有納米光觸媒微粒的微米級材料溶液中加入金屬鹽、表面活性劑，用超聲波分散后調節溶液的PH值，再加入還原劑，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下10分鐘～10小時，使納米金屬定向沉積到制備出納米光觸媒微粒的表面，然后從上述溶液中分離出復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒的微米級復合材料。
【專利說明】一種微米級復合材料及其制備方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種微米級復合材料及其制備方法，特別涉及一種表面復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒的微米級復合材料及其制備方法。
【【背景技術】】
[0002]導電高分子材料通常可以分為結構型和復合型兩大類。復合型導電高分子材料中的聚合物基體本身不導電，依靠添加導電的金屬合金氧化物等金屬系填料、炭黑(導電碳粉)等碳系填料導電物質獲得導電特性。由于此類材料不僅保留了通常高分子材料的機械和力學性能，同時可調節材料的電學性能，具有易成型，成本較低等優點。
[0003]新型的導電工程塑料都利用金屬系填料對高分子基體材料進行均勻填充，以提高其導電性能的材料。金屬系填料填充在塑料中使得塑料具有高導電性，金屬系填料在塑料中的比重越大，塑料的導電效果越好，以往將微米級的導電金屬填料添加到塑料中放在擠出機中擠出造粒，由于塑料中無機物的添加使得塑料的機械強度降低，抗彎曲抗扭折的性能差，防壓抗震能力變差，于是人們開始研究將納米級的導電金屬合金氧化物添加到有機的塑料中去，但是由于納米級的無機填料添加到有機的塑料中難以使納米級的無機填料得到很好的分散，納米級的無機填料容易團聚在一起，導致導電工程塑料的物理性能變差。
[0004]金屬不僅能夠起到導電的作用，有些納米級的金屬微粒還具有催化、殺菌消毒等作用，將納米金屬微粒分散為有機涂料中可以制成具有抗菌防霉的涂料，但是如果將納米金屬微粒直接分散在有機涂料中依然會存在納米金屬微粒團聚的問題，反而使涂料的其他物理特性變差。
[0005]為了解決上述的問題，現有技術中通過化學或者物理的方法將納米級的金屬層直接包覆或者附著在微米級的無機氧化物顆粒表面，達到了即能夠方便將納米級的金屬微粒分散到塑料或者有機樹脂材料中，又能夠起到導電，如專利號為:200910097879.5的中國發明專利公開了一種一步濕熱法制備納米銀離子包覆氧化鋅復合材料的方法，但是由于金屬難以直接附著在微米級的氧化物載體上，更難以包覆成膜，納米金屬微粒包覆微米級載體不完全將會影響導電工程塑料的導電性，同時如果附著性能不好也會降低抗菌防霉涂料的抗菌防霉性能。
【
【發明內容】
】
[0006]本發明的目的就是為了解決現有技術存在的問題，提出了一種表面復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒的微米級復合材料及其制備方法。通過本發明提供的方法，納米金屬層能夠通過定向沉積附著或者完全包覆復合在微米級材料表面的納米光觸媒微粒表面上，而且制備的產率高，速率快。
[0007]本發明的具體技術方案如下:
[0008]本發明提供一種微·米級復合材料，該微米級復合材料包括用作載體的微米級材料、復合在微米級材料表面上的納米級光觸媒微粒以及附著在納米級光觸媒上的納米金屬層。
[0009]按重量百分比計，該微米級復合材料包括:70-99%的微米級材料、0.5-10%的納米級光觸媒微粒以及0.5-25%的納米金屬微粒。
[0010]所述微米級材料包括微米級的纖維、微米級的片狀粒子以及微米級的球狀粒子中的一種。
[0011]所述微米級的纖維包括微米級的玻璃纖維、金屬纖維、陶瓷纖維和高分子纖維中的一種或多種，所述微米級的片狀粒子包括微米級的金屬箔片、玻璃鱗片、片狀石墨和云母片中的一種或多種，所述微米級的球狀粒子包括微米級的玻璃微球、微米級的氧化鋁粒子、微米級的氧化鋅粒子中的一種或多種。
[0012]所述納米級光觸媒包括納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化銅中的一種或多種。
[0013]所述納米金屬層中的金屬包括納米銀、納米銅、納米鎳、納米錫、納米金或納米鈕的一種或多種。
[0014]本發明還提供一種制備如上所述微米級復合材料的方法，其特征在于，該方法包括:
[0015]在復合有納米光觸媒微粒的微米級材料溶液中加入金屬鹽、表面活性劑，用超聲波分散后調節溶液的PH值，再加入還原劑，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下10分鐘~10小時，使納米金屬定向沉積到制備出納米光觸媒微粒的表面，然后從上述溶液中分離出復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒的微米級復合材料。
[0016]復合有納米光觸媒微粒的微米級材料、金屬鹽、表面活性劑和還原劑的重量百分比分別為:
[0017]復合有納米光觸媒微粒的`微米級材料:70-90% ；
[0018]金屬鹽:0.5-30%;
[0019]表面活性劑:1-5%;
[0020]還原劑:1-10%。
[0021]所述復合有納米光觸媒微粒的微米級材料的制備方法如下:
[0022]將微米級材料浸入納米光觸媒溶膠或溶液中，分離液體后干燥獲得復合有納米光觸媒微粒的微米級材料。
[0023]所述復合有納米光觸媒微粒的微米級粒子的制備方法如下:
[0024]在微米級材料的表面噴涂納米光觸媒微粒形成復合有納米光觸媒微粒的微米級材料。
[0025]本發明有益的技術效果在于:
[0026]相較于現有技術，本發明先將較易附著或包覆在微米級的粒子表面的納米級光觸媒微粒附著或包覆在微米級材料表面上，再通過光催化反應使金屬鹽還原后形成納米級的金屬定向沉積在光觸媒微粒上，從而形成表面復合有納米金屬層附著納米光觸媒微粒的微米級復合材料，利用了納米級的光觸媒粒子較易獲取以及作為無機氧化物的光觸媒粒子較易附著在微米級粒子表面上的特性，避免了直接將納米金屬微粒附著或者包覆在微米級粒子表面上十分困難的問題。
【【具體實施方式】】[0027]為了使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用來限定本發明。
[0028]實施例1
[0029]本實施例提供一種微米級復合材料的制備方法，該微米級復合材料的表面復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒，該制備方法包括如下步驟:
[0030](I)在微米級的玻璃纖維的表面噴涂納米二氧化鈦微粒形成表面附著有納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃纖維，微米級的玻璃纖維和納米二氧化鈦微粒按照重量百分比分別為:70%和 IOVo0
[0031](2)將上述的表面附著有納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃纖維制成水溶液，按照重量份計，在100份表面附著有納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃纖維溶液中加入30份銀鹽AgCl,5份表面活性劑檸檬酸鈉，用超聲波分散30分鐘后調節溶液的PH值為5-7，再加入5份還原劑甲醛，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下10分鐘?30分鐘，使納米Ag定向沉積到制備出納米二氧化鈦微粒的表面，然后從上述溶液中分離出表面附著有納米Ag層包覆的納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃纖維。
[0032]制備出的表面附著有納米Ag層包覆的納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃纖維中按照重量百分比計含有70%的微米級玻璃纖維，10%的納米二氧化鈦微粒以及20%的納米金屬Ag微粒。所述納米二氧化鈦微粒附著在微米級玻璃纖維的表面,所述納米Ag附著在納米二氧化鈦微粒的表面形成納米Ag層,所述納米Ag層包覆在納米二氧化鈦微粒的表面。
[0033]實施例2
[0034]本實施例提供一種微米級復合材料的制備方法，該微米級復合材料的表面復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒，該制備方法包括如下步驟:
[0035](I)將微米級的氧化鋁粒子浸入納米氧化鋅溶膠中攪拌10分鐘后，靜置I?3小時，待納米氧化鋅完全包覆在微米級的氧化鋁粒子上后，過濾多余的溶液后，重新加水調制成表面包覆有納米氧化鋅微粒的微米級的氧化鋁粒子的水溶液，其中，微米級的氧化鋁粒子和納米氧化鋅溶膠溶液按照重量百分比分別為:80%和60%，在納米氧化鋅溶膠溶液中含有重量百分比為20%的納米氧化鋅粒子。
[0036](2)按照重量份計，在100份表面包覆有納米氧化鋅微粒的微米級氧化鋁粒子的水溶液中加入20份銀鹽無水硫酸銅、3份表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，用超聲波分散40分鐘后調節溶液的PH值為5-7，再加入3份還原劑葡萄糖，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下I小時?3小時，使納米銅定向沉積到制備出納米氧化鋅微粒的表面，然后從上述溶液中分離出表面包覆有納米銅層包覆的納米氧化鋅微粒的微米氧化鋁粒子。
[0037]制備出的表面包覆有納米銅層包覆的納米氧化鋅微粒的微米級氧化鋁粒子中按照重量百分比計含有80%的微米級氧化鋁粒子，12%的納米氧化鋅微粒以及8%的納米金屬銅微粒。所述納米氧化鋅微粒包覆在微米級氧化鋁粒子的表面，所述納米銅包覆在納米氧化鋅微粒的表面形成納米銅層，所述納米銅層包覆在納米氧化鋅微粒的表面。
[0038]實施例3
[0039]本實施例提供一種微米級復合材料的制備方法，該微米級復合材料的表面復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒，該制備方法包括如下步驟:[0040](I)將微米級的云母片浸入納米氧化銅溶膠中攪拌20分鐘后，靜置2?4小時，待納米氧化銅完全附著在微米級的云母片表面上后，過濾多余的納米氧化銅溶膠后，重新加水調制成表面包覆有納米氧化銅微粒的微米級的云母片的水溶液，其中，微米級的云母片和納米氧化銅溶膠溶液按照重量百分比分別為:99%和50%，在納米氧化銅溶膠溶液中含有重量百分比為1%的納米氧化銅粒子。
[0041](2)按照重量份計，在100份表面包覆有納米氧化銅微粒的微米級云母片的水溶液中加入5份錫鹽硫酸亞錫、I份表面活性劑檸檬酸三鈉，用超聲波分散20分鐘后調節溶液的PH值為5-7，再加入I份還原劑葡萄糖，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下3小時?10小時，使納米錫定向沉積到制備出的納米氧化銅微粒的表面，然后從上述溶液中分離出表面包覆有納米錫附著的納米氧化銅微粒的微米云母片。
[0042]制備出的表面包覆有納米錫附著的納米氧化銅微粒的微米級云母片中按照重量百分比計含有98%的微米級云母片，0.5%的納米氧化銅微粒以及0.5%的納米金屬錫微粒。所述納米氧化銅微粒包覆在微米級云母片的表面，所述納米錫附著在納米氧化銅微粒的表面。
[0043]實施例4
[0044]本實施例提供一種微米級復合材料的制備方法，該微米級復合材料的表面復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒，該制備方法包括如下步驟:
[0045](I)在微米級的玻璃微球的表面噴涂納米二氧化鈦微粒形成表面包覆有納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃微球，微米級的玻璃微球和納米二氧化鈦微粒按照重量百分比分別為:70%和 5%0
[0046](2)按照重量份計，在100份表面包覆有納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃微球的水溶液中加入50份三氯化金、5份表面活性劑檸檬酸三鈉，用超聲波分散40分鐘后調節溶液的PH值為5-7，再加入10份還原劑甲酸，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下3小時?10小時，使納米金定向沉積到制備出的納米二氧化鈦微粒的表面，然后從上述溶液中分離出表面包覆有納米金包覆的納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃微球。
[0047]制備出的表面包覆有納米金包覆的納米二氧化鈦微粒的微米級玻璃微球中按照重量百分比計含有70 %的微米級玻璃微球，5 %的納米二氧化鈦微粒以及5 %的納米金微粒。所述納米二氧化鈦微粒包覆在微米級玻璃微球的表面，所述納米金包覆在納米二氧化鈦微粒的表面。
[0048]總之，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，例如:所述微米級的玻璃纖維、玻璃微球、氧化鋁粒子以及云母片均為微米級材料，所述微米級材料包括微米級的纖維、微米級的片狀粒子以及微米級的球狀粒子中的一種，所述微米級的纖維包括微米級的玻璃纖維、金屬纖維、陶瓷纖維和高分子纖維中的一種或多種，所述微米級的片狀粒子包括微米級的金屬箔片、玻璃鱗片、片狀石墨和云母片中的一種或多種，所述微米級的球狀粒子包括微米級的玻璃微球、微米級的氧化鋁粒子、微米級的氧化鋅粒子中的一種或多種。所述納米金屬微粒還包括納米鎳和納米鈀的一種或多種?？傊瑹o論怎么改進，只要在本領域的構思范圍之內，均屬于本專利的保護范疇。
【權利要求】
1.一種微米級復合材料，該微米級復合材料包括用作載體的微米級材料、復合在微米級材料表面上的納米級光觸媒微粒以及附著在納米級光觸媒上的納米金屬層。
2.根據權利要求1所述的微米級復合材料，其特征在于，按重量百分比計，該微米級復合材料包括:70-99%的微米級材料、0.5-10%的納米級光觸媒微粒以及0.5-25%的納米金屬微粒。
3.根據權利要求1所述的微米級復合材料，其特征在于，所述微米級材料包括微米級的纖維、微米級的片狀粒子以及微米級的球狀粒子中的一種。
4.根據權利要求3所述的微米級復合材料，其特征在于，所述微米級的纖維包括微米級的玻璃纖維、金屬纖維、陶瓷纖維和高分子纖維中的一種或多種，所述微米級的片狀粒子包括微米級的金屬箔片、玻璃鱗片、片狀石墨和云母片中的一種或多種，所述微米級的球狀粒子包括微米級的玻璃微球、微米級的氧化鋁粒子、微米級的氧化鋅粒子中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的微米級復合材料，其特征在于，所述納米級光觸媒包括納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化銅中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的微米級復合材料，其特征在于，所述納米金屬層中的金屬包括納米銀、納米銅、納米鎳、納米錫、納米金或納米鈀的一種或多種。
7.一種制備如權利要求1-6任一所述微米級復合材料的方法，其特征在于，該方法包括: 在復合有納米光觸媒微粒的微米級材料溶液中加入金屬鹽、表面活性劑，用超聲波分散后調節溶液的PH值，再加入還原劑，攪拌均勻后，將混合溶液置于紫外光下10分鐘?10小時，使納米金屬定向沉積到制備出納米光觸媒微粒的表面，然后從上述溶液中分離出復合有納米金屬層附著的納米光觸媒微粒的微米級復合材料。
8.根據權利要求7所述的制備微米級復合材料的方法，其特征在于，復合有納米光觸媒微粒的微米級材料、金屬鹽、表面活性劑和還原劑的重量百分比分別為: 復合有納米光觸媒微粒的微米級材料:70-90% ； 金屬鹽:0.5-30% ； 表面活性劑:1-5% ; 還原劑:1-10%。
9.根據權利要求7所述的制備微米級復合材料的方法，其特征在于，所述復合有納米光觸媒微粒的微米級材料的制備方法如下: 將微米級材料浸入納米光觸媒溶膠或溶液中，分離液體后干燥獲得復合有納米光觸媒微粒的微米級材料。
10.根據權利要求7所述的制備微米級復合材料的方法，其特征在于，所述復合有納米光觸媒微粒的微米級粒子的制備方法如下: 在微米級材料的表面噴涂納米光觸媒微粒形成復合有納米光觸媒微粒的微米級材料。
【文檔編號】C23C18/31GK103785822SQ201210421147
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月26日 優先權日:2012年10月26日
【發明者】胡軍輝, 朱克均 申請人:深圳市龍崗區華宇新材料研究中心, 深圳門德科技有限公司