一種改性納米銀粉的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種改性納米銀粉的制備方法。該方法以硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑和有機溶劑為原料，對納米銀粉進行表面改性，制備得到改性納米銀粉，解決了納米銀粉易團聚、與其他材料復合時相溶性差的問題。該方法生產工藝簡單易行，設備投資小，能耗低，無環境污染，改性納米銀粉應用范圍廣，有利于推廣應用，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種改性納米銀粉的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改性納米銀粉的制備方法，屬于納米金屬材料領域。
【背景技術】
[0002]納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-1OOnm)或由它們作為基本單元構成的材料。由于納米材料的結構與常規材料不同，納米材料的表面原子與總原子數之比隨著粒徑的減小而急劇增大，從而顯示出強烈的體積效應(即小尺寸效應)、量子尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應，使納米材料在光、電、磁、熱力學和化學反應等方面具有特殊性能，是一種重要的功能材料，具有廣闊的應用前景。近年來，納米材料備受關注,納米材料已成為材料科學領域的研究熱點。
[0003]作為納米材料的一個方面，金屬納米材料及合金納米材料在現代工業、國防和高技術發展中充當著十分重要的角色，具有廣闊的應用前景。納米金屬材料可廣泛應用于納米陶瓷材料、納米磁性材料、火箭助燃器、納米催化材料、納米醫用材料、納米紡織材料、納米環保材料、光通訊材料、電磁波吸波材料、電磁功能材料、納米導電材料、非線性光學材料、光開關材料、傳感器元件材料、結構材料、納米復合材料、微孔氣體分離膜、計算機、家用電器和工程材料等領域。
[0004]由于納米金屬材料屬亞穩態材料，對溫度、振動、光照、磁場和氣氛等環境因素特別敏感，有可能在常溫下自行長大，由于納米金屬材料與常規金屬材料的結構和性能差異大，因此，納米金屬材料存在易團聚、易氧化、與其他材料復合時相溶性差的問題，這將使納米金屬材料固有性能不能得到充分或完全發揮。為使納米金屬材料性能穩定，最為簡單易行的方法就是對納米金屬材料進行表面改性，阻止納米金屬材料顆粒長大和團聚，提高納米金屬材料的分散穩定性，同時可賦予納米金屬材料新的功能。
[0005]納米銀粉與其它納米金屬材料一樣，同樣存在易團聚、與其他材料復合時相溶性差的問題，本發明以硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑和有機溶劑為原料，對納米銀粉進行表面改性，制備得到改性納米銀粉，解決納米銀粉易團聚、與其他材料復合時相溶性差的問題，具有重要的實際意義。目前，國內、外關于同時使用硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑和緩蝕劑改性納米銀粉的研究和技術鮮見報道。
【發明內容】
[0006]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，提供一種以硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑和有機溶劑為原料，對納米銀粉進行表面改性，制備得到改性納米銀粉的方法，解決納米銀粉易團聚、與其他材料復合時相溶性差的問題，該方法生產工藝簡單易行，設備投資小，能耗低，無環境污染，改性納米銀粉應用范圍廣，有利于推廣應用，具有廣闊的應用前景。
[0007]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，采用如下技術方案:
[0008]按照硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑、有機溶劑與納米銀粉的質量百分比為(0.0Ol %?55 % ): (0.00001 %?55 % ): (0.001%?35% ): (0.001%?30%): (0.001%?98%): (0.001%?60% )的比例，依次將硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑和緩蝕劑加入有機溶劑中，在頻率為20kHz?1MHz、功率為30W?15kW的超聲波分散作用下，攪拌0.1h?5.0h后，再加入納米銀粉，進一步在頻率為20kHz?1MHz、功率為30W?15kW的超聲波分散作用下，攪拌反應0.1h?20.0h，然后依次經過離心分離、無水乙醇洗滌、離心分離、去離子水洗滌、離心分離、真空干燥、研磨和過篩工藝過程，制備得到改性納米銀粉。
[0009]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其顯著的特點之一是:由于硫醇和含巰基的硅烷偶聯劑都含有巰基，都可與納米銀粉反應，分別在納米銀粉表面形成相應的硫醇銀；但硫醇與納米銀粉反應形成的硫醇銀是穩定的烷基硫醇銀，不會被水解，在納米銀粉表面留下的是非極性的基團；而含巰基的硅烷偶聯劑與納米銀粉反應形成的硫醇銀是不穩定的三甲氧基硅基丙硫醇銀或三乙氧基硅基丙硫醇銀，其中的三甲氧基硅基[-Si(OCH3)3]或三乙氧基硅基[-Si(OCH2CH3)3]易被水解為極性的三羥基硅基[-Si(OH)3]基團，-Si (OH) 3基團之間再相互縮合形成極性的SiOSi鍵，在納米銀粉表面留下的是極性的基團；因此，同時使用硫醇和含疏基的娃燒偶聯劑改性納米銀粉時，可通過改變配方中硫醇和含疏基的娃燒偶聯劑兩者的質量百分比，以調控硫醇和含疏基的娃燒偶聯劑兩者在納米銀粉表面反應的質量比，使改性納米銀粉表面極性基團和非極性基團兩者的量實現可控調節，從而調控改性納米銀粉的親水性和親油性，這有利于提高改性納米銀粉的在不同體系的分散能力，以滿足不同工業領域的需求。
[0010]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其顯著的特點之二是:改性納米銀粉時，同時使用了緩蝕劑，可以在納米銀粉表面吸附緩蝕劑，有利于提高納米銀粉熱穩定性和耐氧化性能。
[0011]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其特征在于所用的硫醇是正丙基硫醇、異丙基硫醇、叔丁基硫醇、仲丁基硫醇、異丁基硫醇、正丁基硫醇、特丁基硫醇、異戊基硫醇、正戊基硫醇、正己基硫醇、正辛基硫醇、正壬基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、十四烷基硫醇、十六烷基硫醇、十八烷基硫醇、芐基硫醇和苯乙基硫醇中的任一種或多種。
[0012]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其特征在于所用的含巰基的硅烷偶聯劑是3_疏丙基二乙氧基娃燒和3_疏丙基二甲氧基娃燒中的任一種或兩種。
[0013]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其特征在于所用的陽離子表面活性劑是十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十二烷基二甲基芐基溴化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷基二甲基芐基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基二甲基芐基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基二甲基芐基溴化銨、十四烷基二甲基吡啶氯化銨和十四烷基二甲基吡啶溴化銨中的任一種或多種。
[0014]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其特征在于所用的緩蝕劑是苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、N-羥基苯并三氮唑、1-羥基苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑和4-羥基苯并三氮唑中的任一種或多種。
[0015]本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法，其特征在于所用的有機溶劑是無水甲醇、無水乙醇、異丙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、環己烷、全氯乙烯、三氯乙烯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、丙酮、丁酮、甲基異丁酮、環己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、乙醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚和乙腈中的任一種或多種。
【具體實施方式】
[0016]下面是本發明所述的一種改性納米銀粉的制備方法的非限定性實例。這些實例的給出僅僅是為了說明的目的，并不能理解為對本發明的限定。因為在不脫離本發明的精神和范圍的基礎上，可以對本發明進行許多變換。在這些實施例中，除非特別說明，所有的百分比都是指質量百分比。
[0017]實施例1
[0018]
【權利要求】
1.一種改性納米銀粉的制備方法，其特征在于采用的技術方案是: 按照硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑、緩蝕劑、有機溶劑與納米銀粉的質量百分比為(0.0Ol %~55 % ): (0.00001 %~55 % ): (0.001 %~35% ): (0.001%~30%): (0.001%~98%): (0.001%~60% )的比例，依次將硫醇、含巰基的硅烷偶聯劑、陽離子表面活性劑和緩蝕劑加入有機溶劑中，在頻率為20kHz~1MHz、功率為30W~15kW的超聲波分散作用下，攪拌0.1h~5.0h后，再加入納米銀粉，進一步在頻率為20kHz~1MHz、功率為30W~15kW的超聲波分散作用下，攪拌反應0.1h~20.0h，然后依次經過離心分離、無水乙醇洗滌、離心分離、去離子水洗滌、離心分離、真空干燥、研磨和過篩工藝過程，制備得到改性納米銀粉。
2.如權利要求1所述的制備方法，具有如下顯著特點: ①由于硫醇和含巰基的硅烷偶聯劑都含有巰基，都可與納米銀粉反應，分別在納米銀粉表面形成相應的硫醇銀；但硫醇與納米銀粉反應形成的硫醇銀是穩定的烷基硫醇銀，不會被水解，在納米銀粉表面留下的是非極性的基團；而含巰基的硅烷偶聯劑與納米銀粉反應形成的硫醇銀是不穩定的三甲氧基硅基丙硫醇銀或三乙氧基硅基丙硫醇銀，其中的三甲氧基硅基[-Si(OCH3)3]或三乙氧基硅基[-Si(OCH2CH3)3]易被水解為極性的三羥基硅基[-Si (OH) 3]基團，-Si (OH) 3基團之間再相互縮合形成極性的SiOSi鍵，在納米銀粉表面留下的是極性的基團；因此，同時使用硫醇和含巰基的硅烷偶聯劑改性納米銀粉時，可通過改變配方中硫醇和含疏基的硅烷偶聯劑兩者的質量百分比，以調控硫醇和含疏基的硅烷偶聯劑兩者在納米銀粉表面反應的質量比，使改性納米銀粉表面極性基團和非極性基團兩者的量實現可控調節，從而調控改性納米銀粉的親水性和親油性，這有利于提高改性納米銀粉的在不同體系的分散 能力，以滿足不同工業領域的需求； ②改性納米銀粉時，同時使用了緩蝕劑，可以在納米銀粉表面吸附緩蝕劑，有利于提高納米銀粉熱穩定性和耐氧化性能。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于反應所用的硫醇是正丙基硫醇、異丙基硫醇、叔丁基硫醇、仲丁基硫醇、異丁基硫醇、正丁基硫醇、特丁基硫醇、異戊基硫醇、正戊基硫醇、正己基硫醇、正辛基硫醇、正壬基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、十四烷基硫醇、十六烷基硫醇、十八烷基硫醇、芐基硫醇和苯乙基硫醇中的任一種或多種。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于反應所用的含巰基的硅烷偶聯劑是3-巰丙基二乙氧基硅烷和3_疏丙基二甲氧基硅烷中的任一種或兩種。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的陽離子表面活性劑是十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十二烷基二甲基芐基溴化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷基二甲基芐基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基二甲基芐基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基二甲基芐基溴化銨、十四烷基二甲基吡啶氯化銨和十四烷基二甲基吡啶溴化銨中的任一種或多種。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的緩蝕劑是苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、N-羥基苯并三氮唑、1-羥基苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑和4-羥基苯并三氮唑中的任一種或多種。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的有機溶劑是無水甲醇、無水乙醇、異丙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、環己烷、全氯乙烯、三氯乙烯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、丙酮、丁酮、甲基異丁酮、環己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、乙醚、乙二 醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚和乙腈中的任一種或多種。
【文檔編號】B82Y30/00GK103817321SQ201410058076
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2014年2月19日
【發明者】劉福生 申請人:南京林業大學