CN101362826B - 具有分形特征图案聚集体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有分形特征图案聚集体的制备方法。1)首先将阴离子聚电解质溶于酸性水溶液中配成阴离子聚电解质酸性溶液，将阳离子纤维素溶于酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，然后将阴离子聚电解质酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阴离子聚电解质和阳离子纤维素络合物；将络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；2)将干燥的阴离子聚电解质和阳离子纤维素络合物溶解于一定碱浓度的水溶液和有机溶剂组成的混合溶剂中配成溶液；3)将阴离子聚电解质和阳离子纤维素络合物溶液滴在洁净的基片上，在恒温、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。本发明属于分形和材料领域，是制备分形特征图案聚集体的新方法。
Description
技术领域
本发明涉及分形领域和分形材料制备领域，尤其涉及一种具有分形特征图案聚集体的制备方法。
背景技术
分形学被看作20世纪继相对论和量子力学之后的第三大科学发现，被广泛应用到自然科学和社会科学的几乎所有领域，成为当今国际上许多学科的前沿研究课题之一。分形理论致力于研究自然结构的几何特征，并力求从表征几何特征方面的一系列参数来阐述、揭示其非线性动力学机理。分形学不局限于非线性几何，而深入到物理、化学、生物、医学、材料科学、地质、地震、工程技术、气象预报、石油勘探、流体力学以及断裂等各个领域。
分形图案在自然界广泛存在，如雪花、云朵、海岸线和树枝等等。但在化学领域，报道能够获得生长较完全、形特征较明显的分形图案领域有三个方面：1，在某些电化学反应中，电极附近沉积的固态物质，以不规则的树枝形状向外增长，形成具有分形图案的材料(Liu，J.；Fu，et al.J.Phys.C hem.C.2008，112，4242-4247.)；2，在结晶的推动力下，某些无机粒子在界面处的聚集，形成具有分形图案的材料(Stegemann，B.；et al.J.Phys.C hem.B.2004，108，14292.Tan，C.H.；et al.Langmuir2004，20，9901-9904.)3，小分子的超分子自组装(Newkome，G.R.；et al.Science2006，312，1782.)。另外也曾有报道，聚氧乙烯在特定条件下的结晶会呈现类似分形的图案(Ma，Z.P.；et al.Polymer2008，49，1629.)。通过制备络合物材料，然后采用简单的方法获得具有分形图案聚集体材料还未见报道。另外，具备分形特征的材料的特殊应用或特殊性能亦鲜见报道。
专利CN1388991公开了一种分形结构及其形成方法，一种具有在分形维上各不相同的多个区域的分形结构，其特征在于自相似性。其调节分形结构的手段是控制形成过程得到分形结构。本发明通过制备一类聚电解质络合物，然后在一定条件下获得非常完美的具有分形图案的聚集体，聚集体可以进一步制备成薄膜材料。上述获得分形图案结构的材料具有某些独特性能。通过简单的方法制备具有分形图案的聚集体，是材料制备方面的一个创新。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有树枝状分形特征图案聚集体的制备方法。
包括如下步骤，
1)首先在100～10000质量份水中加入0.02～10质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将0.2～50质量份阳离子纤维素溶于50～5000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将0.1～30质量份阴离子聚电解质溶于50～5000质量份上述酸性水溶液中配成阴离子聚电解质酸性溶液，接着将阴离子聚电解质酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阴离子聚电解质和阳离子纤维素络合物；将阳离子纤维素和阴离子聚电解质络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1～0.9质量份氢氧化钠，0～500质量份有机溶剂，配制混合溶剂；将0.02～5质量份阳离子纤维素和阴离子聚电解质络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和阴离子聚电解质络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的基片上，在10℃～80℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
所述步骤1)中的阴离子聚电解质为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠或聚磷酸钠。所述步骤1)中的阳离子纤维素为季铵盐纤维素，分子结构式为：
所述步骤2)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、1，4-二氧六环、四氢呋喃、N，N二甲基甲酰胺或二甲亚砜。所述步骤3)中的基片为石英片、硅片、云母片或玻璃片。
本发明通过简单的方法制备具有非常完美的分形特征图案的聚集体，聚集体可以进一步制备成薄膜材料。分形特征聚集体的制备是材料制备方面的一个创新。
附图说明
附图为具有分形特征图案聚集体的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更详细的描述，本发明的范围不受这些实施例的限制，所有在不偏离本发明核心内容的基础上所做的修改和改进，均属于本发明要求保护的范围。本发明的范围在权利要求书中详细提出。
实施例1
1)首先在100质量份水中加入0.02质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将0.2质量份阳离子纤维素溶于50质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将0.1质量份羧甲基纤维素钠溶于50质量份上述酸性水溶液中配成羧甲基纤维素钠酸性溶液，接着将羧甲基纤维素钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物；将阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，配制成溶剂；将0.02质量份阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的石英片上，在10℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例2
1)首先在10000质量份水中加入10质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将50质量份阳离子纤维素溶于5000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将30质量份羧甲基纤维素钠溶于5000质量份上述酸性水溶液中配成羧甲基纤维素钠酸性溶液，接着将羧甲基纤维素钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物；将阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.9质量份氢氧化钠，500质量份甲醇配制成混合溶剂；将5质量份阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和羧甲基纤维素钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的硅片上，在80℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例3
1)首先在1000质量份水中加入0.3质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将1.5质量份阳离子纤维素溶于500质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将1质量份聚丙烯酸钠溶于500质量份上述酸性水溶液中配成聚丙烯酸钠酸性溶液，接着将聚丙烯酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物；将阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，200质量份乙醇配制成溶剂；将0.02质量份阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的玻璃片上，在40℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例4
1)首先在5000质量份水中加入3质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将8质量份阳离子纤维素溶于2500质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将5质量份聚丙烯酸钠溶于2500质量份上述酸性水溶液中配成聚丙烯酸钠酸性溶液，接着将聚丙烯酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物；将阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，500质量份异丙醇配制成溶剂；将0.2质量份阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和聚丙烯酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的玻璃片上，在50℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例5
1)首先在100质量份水中加入0.03质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将0.3质量份阳离子纤维素溶于50质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将0.15质量份海藻酸钠溶于50质量份上述酸性水溶液中配成海藻酸钠酸性溶液，接着将海藻酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和海藻酸钠络合物；将阳离子纤维素和海藻酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，100质量份丙酮配制成溶剂；将0.05质量份阳离子纤维素和海藻酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和海藻酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的云母片上，在60℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例6
1)首先在2000质量份水中加入1质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将5质量份阳离子纤维素溶于1000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将3质量份海藻酸钠溶于1000质量份上述酸性水溶液中配成海藻酸钠酸性溶液，接着将海藻酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和海藻酸钠络合物；将阳离子纤维素和海藻酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，300质量份1，4-二氧六环配制成溶剂；将1质量份阳离子纤维素和海藻酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和海藻酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的云母片上，在70℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例7
1)首先在8000质量份水中加入7质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将25质量份阳离子纤维素溶于4000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将18质量份聚甲基丙烯酸钠溶于4000质量份上述酸性水溶液中配成聚甲基丙烯酸钠酸性溶液，接着将聚甲基丙烯酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物；将阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，300质量份四氢呋喃配制成溶剂；将0.5质量份阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的云母片上，在70℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例8
1)首先在10000质量份水中加入10质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将50质量份阳离子纤维素溶于5000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将30质量份聚甲基丙烯酸钠溶于5000质量份上述酸性水溶液中配成聚甲基丙烯酸钠酸性溶液，接着将聚甲基丙烯酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物；将阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.9质量份氢氧化钠，500质量份乙醇配制成混合溶剂；将5质量份阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和聚甲基丙烯酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的硅片上，在80℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例9
1)首先在2000质量份水中加入2质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将8质量份阳离子纤维素溶于1000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将6质量份聚磷酸钠溶于1000质量份上述酸性水溶液中配成聚磷酸钠酸性溶液，接着将聚磷酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物；将阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，400质量份N，N二甲基甲酰胺配制成溶剂；将1质量份阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的云母片上，在70℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
实施例10
1)首先在6000质量份水中加入7质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将15质量份阳离子纤维素溶于1000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将12质量份聚磷酸钠溶于3000质量份上述酸性水溶液中配成聚磷酸钠酸性溶液，接着将聚磷酸钠酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物；将阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1质量份氢氧化钠，400质量份二甲基亚砜配制成溶剂；将1质量份阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和聚磷酸钠络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的硅片上，在50℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体。
Claims (3)
1.一种具有分形特征图案聚集体的制备方法，其特征在于包括如下步骤，
1)首先在100～10000质量份水中加入0.02～10质量份浓盐酸，配制成酸性水溶液；然后将将0.2～50质量份阳离子纤维素溶于50～5000质量份上述酸性水溶液中配成阳离子纤维素酸性溶液，将0.1～30质量份阴离子聚电解质溶于50～5000质量份上述酸性水溶液中配成阴离子聚电解质酸性溶液，接着将阴离子聚电解质酸性溶液滴入阳离子纤维素酸性溶液中，得到阴离子聚电解质和阳离子纤维素络合物；将阳离子纤维素和阴离子聚电解质络合物置于去离子水中浸泡，真空烘干；
2)在1000质量份水中加入0.1～0.9质量份氢氧化钠，0～500质量份有机溶剂，配制混合溶剂；将0.02～5质量份阳离子纤维素和阴离子聚电解质络合物溶解于1000质量份混合溶剂中，配成溶液；
3)用胶头滴管移取0.15mL阳离子纤维素和阴离子聚电解质络合物溶液滴于8mm×8mm洁净的基片上，在10℃～80℃、空气气氛下挥发掉溶剂后，得到具有分形特征图案的聚集体；
所述步骤1)中的阴离子聚电解质为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠或聚磷酸钠；
所述步骤1)中的阳离子纤维素为季铵盐纤维素，其25℃时2％水溶液的粘度为50～20000mpa.s，氮的质量百分数为1.5～2.5，分子结构式为：
2.根据权利要求1所述的一种具有分形特征图案聚集体的制备方法，其特征在于所述步骤2)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、1，4-二氧六环、四氢呋喃、N，N二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
3.根据权利要求1所述的一种具有分形特征图案聚集体的制备方法，其特征在于所述步骤3)中的基片为石英片、云母片或玻璃片。
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