CN103646651A - 一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜及制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜，包括基底，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述酰亚胺薄膜的上表面和下表面均涂布有感光材料层，所述感光材料为溴化银。其制备方法是：以聚酰亚胺薄膜为基底，在经过水解和离子交换后，在聚酰亚胺薄膜表面得到含有银离子Ag+的水解层；制备还原剂和季铵盐的混合水溶液；将表层含有银离子Ag+水解层的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于制备的混合水溶液中，浸渍时间5～30min；在表层银离子被还原的过程中，通过季铵盐的共同作用，原位沉积得到纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜。本发明涂布溴化银工艺简单、成本低，溴化银纳米颗粒分布均匀，在光信息记录材料领域具有极大的应用前景。

Description

一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜及制备方法和应用
技术领域
本发明属于光信息记录材料领域，尤其涉及一种具有溴化银表面纳米涂层的高分子基复合薄膜结构及其制备方法。
背景技术
溴化银是一种重要的光信息记录材料，通常与明胶组成感光乳剂。溴化银悬浮于明胶溶液中，将感光乳剂均匀涂布于支持体上或片基上，再经过冷却、干燥就构成了银盐感光材料或可以感光的胶卷。在感光材料生产过程中，对感光乳剂的涂布要求十分严格，诸如涂层薄而均匀，性能一致而稳定，表面洁净而平整，为此必须采用特别精密的涂布方法和装置。一般而言，涂布方法有自由落帘涂布、坡流挤压涂布和沉浸涂布三种。自基的功能在于提供给乳剂一个固体附着物，现代感光胶片一般采用乙酸纤维酯薄膜。
聚酰亚胺薄膜是有着出色综合性能的有机高分子薄膜材料之一，它具有优异的热稳定性、机械性能、化学稳定性、耐辐照性和绝缘性能，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。聚酰亚胺与金属或无机非金属复合得到的薄膜，可以有效引入光学、电学、磁学或催化性能，得到高分子基的功能复合薄膜，拥有广阔的应用前景。
发明内容
针对现有光信息记录材料制备技术高成本的精密涂布方式，本发明提出一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜，所采用的基于离子交换法的制备方法对聚酰亚胺薄膜机械性能影响小，保留了基体优越性能，而且成本低，操作简单。将本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜作为光信息记录材料，以期改进现有基片及涂布方式。
本发明一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜，包括基底，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述酰亚胺薄膜的上表面和下表面均涂布有感光材料层，所述感光材料为溴化银。
本发明一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以聚酰亚胺薄膜为基底，在经过水解和离子交换后，在聚酰亚胺薄膜表面得到含有银离子Ag+的水解层；
步骤二、制备还原剂和季铵盐的混合水溶液：还原剂浓度为100～1mmol/L，季铵盐浓度为100～0.01mmol/L，还原剂和季铵盐的浓度比为100:1～1:1，搅拌均匀后备用；
步骤三、将步骤一得到的表层含有银离子Ag+水解层的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于步骤二制备的混合水溶液中，浸渍时间5～30min；在表层银离子被还原的过程中，通过季铵盐的共同作用，原位沉积得到纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜。
进一步讲，步骤一中包括：
1-1、将聚酰亚胺薄膜先后用无水乙醇和去离子水超声清洗10min，去除材料表面残留污染物，清洗干净后在空气中静置，自然干燥；
1-2、将经步骤1-1预清洗过的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于浓度为1～5mol/L的KOH水溶液中，1-5h后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残留的OH-和K+，在空气中静置，自然干燥；
1-3、将经步骤1-2表面水解处理的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于0.1～0.5mol/L的AgNO3水溶液中，60-120min后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残余金属盐溶液，在空气中静置，自然干燥；从而在聚酰亚胺薄膜表面制备含有银离子Ag+的水解层。
本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜可以作为光信息记录材料，并将本发明中的纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法应用在在制备光信息记录材料中。
本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备过程是以聚酰亚胺薄膜为基底，通过聚酰亚胺薄膜先后在碱性水溶液环境中的水解处理，和在银离子水溶液中的离子交换，得到表层络合有银离子的前驱体薄膜，最后在还原银的同时，通过季铵盐的共同作用，原位沉积得到纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜结构。本发明的优点是:制备方法简单，操作方便，成本低；可以对聚酰亚胺薄膜两面同时沉积溴化银；所获得的纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜机械性能好，属于柔性材料；表层的纳米颗粒分布均匀。
附图说明
图1是本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的示意图；
图2是本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜实施例1表层的XRD图谱；
图3是本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜实施例1的表面SEM显微形貌图；
图4是本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜实施例2的表面SEM显微形貌图；
图5是本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜实施例3的表面SEM显微形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。
本发明一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜，包括基底，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述酰亚胺薄膜的上表面和下表面均涂布有感光材料层，所述感光材料为溴化银，如图1所示。
本发明一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以聚酰亚胺薄膜为基底，在经过水解和离子交换后，在聚酰亚胺薄膜表面得到含有银离子Ag+的水解层；具体包括如下步骤：
1-1、将聚酰亚胺薄膜先后用无水乙醇和去离子水超声清洗10min，去除材料表面残留污染物，清洗干净后在空气中静置，自然干燥；
1-2、将经步骤1-1预清洗过的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于浓度为1～5mol/L的KOH水溶液中，1-5h后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残留的OH-和K+，在空气中静置，自然干燥；
1-3、将经步骤1-2表面水解处理的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于0.1～0.5mol/L的AgNO3水溶液中，60-120min后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残余金属盐溶液，在空气中静置，自然干燥；从而在聚酰亚胺薄膜表面制备含有银离子Ag+的水解层。
步骤二、制备还原剂和季铵盐的混合水溶液：还原剂浓度为100～1mmol/L，季铵盐浓度为100～0.01mmol/L，还原剂和季铵盐的浓度比为100:1～1:1，搅拌均匀后备用；其中，还原剂可以选择对苯二酚、DMAB（二甲基胺硼烷）、抗坏血酸等常用还原剂；季铵盐可以选择CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、DTAB（十二烷基三甲基溴化铵）等常用溴代季铵盐。
步骤三、将步骤一得到的表层含有银离子Ag+水解层的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于步骤二制备的混合水溶液中，浸渍时间5～30min；在表层银离子被还原的过程中，通过季铵盐的共同作用，原位沉积得到纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜。
下面通过三个具体实施例对上述纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜结构及其制备过程作进一步的说明。
实施例一：
将聚酰亚胺薄膜先后用无水乙醇和去离子水超声清洗10min，去除材料表面残留污染物，清洗干净后在空气中静置，自然干燥；将预清洗过的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于浓度为3mol/L的KOH水溶液中，5h后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残留的OH-和K+，在空气中静置，自然干燥；将经表面水解处理的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于0.1mol/L的AgNO3水溶液中，120min后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残余金属盐溶液，在空气中静置，自然干燥；将离子交换后含Ag+的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于5mmol/L的抗坏血酸和5mmol/L的CTAB的混合水溶液中，浸渍20min后取出，用去离子水充分清洗，去除表面残余溶液，在空气中静置，自然干燥。至此，得到纳米溴化银聚酰亚胺表面纳米复合薄膜。
通过X射线衍射分析，得到实施例一制备得到的纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜表面成分的X射线衍射图谱，根据图谱的特征峰，表明薄膜表面成分为溴化银，如图2所示。通过扫描电子显微镜对实施例一制备得到的纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜表面进行微观形貌观察，可以看到表面生成的溴化银纳米颗粒，颗粒大小在200nm左右，均匀致密，如图3所示。
实施例二：
将聚酰亚胺薄膜先后用无水乙醇和去离子水超声清洗10min，去除材料表面残留污染物，清洗干净后在空气中静置，自然干燥；将预清洗过的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于浓度为3mol/L的KOH水溶液中，5h后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残留的OH-和K+，在空气中静置，自然干燥；将经表面水解处理的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于0.1mol/L的AgNO3水溶液中，120min后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残余金属盐溶液，在空气中静置，自然干燥；将离子交换后含Ag+的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于10mmol/L的对苯二酚和0.1mmol/L的DTAB的混合水溶液中，浸渍30min后取出，用去离子水充分清洗，去除表面残余溶液，在空气中静置，自然干燥。至此，得到纳米溴化银聚酰亚胺表面纳米复合薄膜。
通过扫描电子显微镜对实施例二制备得到的纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜表面进行微观形貌观察，可以看到表面生成的溴化银纳米颗粒，颗粒大小200～300nm，较为致密，如图4所示。
实施例三：
将聚酰亚胺薄膜先后用无水乙醇和去离子水超声清洗10min，去除材料表面残留污染物，清洗干净后在空气中静置，自然干燥；将预清洗过的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于浓度为3mol/L的KOH水溶液中，3h后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残留的OH-和K+，在空气中静置，自然干燥；将经表面水解处理的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于0.1mol/L的AgNO3水溶液中，120min后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残余金属盐溶液，在空气中静置，自然干燥；将离子交换后含Ag+的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于1mmol/L的抗坏血酸和0.1mmol/L的DTAB的混合水溶液中，浸渍10min后取出，用去离子水充分清洗，去除表面残余溶液，在空气中静置，自然干燥。至此，得到纳米溴化银聚酰亚胺表面纳米复合薄膜。
通过扫描电子显微镜对实施例三制备得到的纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜表面进行微观形貌观察，可以看到表面生成的溴化银纳米颗粒，颗粒大小100～200nm，致密度和均匀度一般，如图5所示。
本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法中涂布溴化银工艺简单、成本低，溴化银纳米颗粒分布均匀，将本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜作为光信息记录材料以期改进现有基片及涂布方式，本发明纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜在光信息记录材料领域具有极大的应用前景。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜，包括基底，其特征在于，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述酰亚胺薄膜的上表面和下表面均涂布有感光材料层，所述感光材料为溴化银。
2.一种如权利要求1所述纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、以聚酰亚胺薄膜为基底，在经过水解和离子交换后，在聚酰亚胺薄膜表面得到含有银离子Ag+的水解层；
步骤二、制备还原剂和季铵盐的混合水溶液：还原剂浓度为100～1mmol/L，季铵盐浓度为100～0.01mmol/L，还原剂和季铵盐的浓度比为100:1～1:1，搅拌均匀后备用；
步骤三、将步骤一得到的表层含有银离子Ag+水解层的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸渍于步骤二制备的混合水溶液中，浸渍时间5～30min；在表层银离子被还原的过程中，通过季铵盐的共同作用，原位沉积得到纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜。
3.根据权利要求2所述一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其中，步骤一中，包括：
1-1、将聚酰亚胺薄膜先后用无水乙醇和去离子水超声清洗10min，去除材料表面残留污染物，清洗干净后在空气中静置，自然干燥；
1-2、将经步骤1-1预清洗过的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于浓度为1～5mol/L的KOH水溶液中，1-5h后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残留的OH-和K+，在空气中静置，自然干燥；
1-3、将经步骤1-2表面水解处理的聚酰亚胺薄膜，在室温下浸泡于0.1～0.5mol/L的AgNO3水溶液中，60-120min后取出，用大量去离子水充分清洗，去除表面残余金属盐溶液，在空气中静置，自然干燥；从而在聚酰亚胺薄膜表面制备含有银离子Ag+的水解层。
4.根据权利要求2所述一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述还原剂选择对苯二酚、DMAB和抗坏血酸中的一种。
5.根据权利要求2所述一种纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述季铵盐选择CTAB和DTAB中的一种。
6.一种如权利要求2所述纳米溴化银聚酰亚胺复合薄膜的制备方法在制备光信息记录材料中的应用。
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