CN110669162A - 一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，属于材料科学领域。该方法是以无皂分散聚合为手段，通过在聚合过程中引入阴离子型聚合单体，一步直接制备出单分散表面带有大量电荷的单分散聚合物微球，并利用此微球在非离子表面活性剂的作用下与金属盐作用，利用还原剂直接将金属离子还原成为金属，沉淀在聚合物微球表面，生产效率高，产品生产成本低，可进行大规模工业生产。

Description

一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法
技术领域
本发明属于材料科学领域，具体涉及一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法。
背景技术
单分散聚合物/金属导电微球在电工电子、催化剂缓释、医药健康等领域具有广泛应用。一般而言，单分散聚合物/金属导电微球是以聚合物微球为模板，通过电镀或者化学镀的方法而制备，但此类方法过程繁杂、步骤多，并且有污染，成本高。现有技术报道了一种单分散聚合物/金属导电微球的方法，其使用聚苯乙烯微球为模板，利用浓硫酸对聚苯乙烯微球表面进行磺化处理，使其表面具有磺酸基，然后利用磺酸基的电负性进行活化，最后将其置于镀液中进行化学镀处理，最终制备出单分散的聚合物/金属复合微球。所制备的金属复合微球规整度较好，可以广泛应用于导电胶等技术领域，但是其生产成本昂贵，难以大规模工业化生产。
发明内容
本发明提供一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，该方法制备方法简单，成本低，可大规模生产。
本发明提供一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其具体步骤如下：
步骤一：以质量份数计，将0.1～5份乙烯基离子单体、5～30份的聚合反应单体置于反应釜中，加入去离子水1～20份，乙醇40～90份，通氮气排除反应釜中的空气1～3次，然后升温至60～90℃，向反应釜中加入引发剂0.1～5份，开始聚合反应，反应时间为6～24h，反应完成后获得单分散聚合物分散液；
步骤二：将步骤一得到的单分散聚合物分散液真空室温干燥，可获得单分散聚合物微球；
步骤三：将步骤二获得的单分散聚合物微球5～10份，利用超声波分散在60～95份水中，并加入0.1～5份还原剂，1～5份稳定剂，0.1～3份金属盐，室温搅拌后，再升温至50～85℃，反应0.5～3小时，即可获得聚合物/金属复合微球分散液；
步骤四：将步骤三得到的聚合物/金属复合微球分散液离心分离，即可以获得单分散聚合物/金属导电微球。
优选的是，所述的聚合反应单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种混合。
优选的是，所述的乙烯基离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠中的一种或几种混合。
优选的是，所述的步骤二的真空干燥时间为24～48h。
优选的是，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁氰或过氧化苯甲酰中的一种或几种混合。
优选的是，所述的还原剂为聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、果糖中的一种或几种混合。
优选的是，所述的稳定剂为蓖麻油聚氧乙烯基醚、脂肪醇聚氧乙烯基醚类、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
优选的是，所述的金属盐为硝酸银、硝酸铜、氯化铝、氯化铜或硫酸铜中的一种或几种混合。
优选的是，所述的步骤三搅拌时间为0.5～5小时。
优选的是，所述的步骤四中离心转速为2000～10000rpm，离心时间为5～30min。
本发明的有益效果
本发明提供一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，该方法是以无皂分散聚合为手段，通过在聚合过程中引入阴离子型聚合单体，一步直接制备出单分散表面带有大量电荷的单分散聚合物微球，并利用此微球在非离子表面活性剂的作用下与金属盐作用，利用还原剂直接将金属离子还原成为金属，沉淀在聚合物微球表面，生产效率高，产品生产成本低，可进行大规模工业生产。
附图说明
图1为实施例1制备得到的单分散聚合物/金属导电微球的电镜照片；
图2为实施例2制备得到的单分散聚合物/金属导电微球的电镜照片。
具体实施方式
本发明提供一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其具体步骤如下：
步骤一：以质量份数计，将0.1～5份乙烯基离子单体、5～30份的聚合反应单体置于反应釜中，加入去离子水1～20份，乙醇40～90份，通氮气排除反应釜中的空气1～3次，然后升温至60～90℃，向反应釜中加入引发剂0.1～5份，开始聚合反应，反应时间为6～24h，反应完成后获得单分散聚合物分散液；所述的聚合反应单体优选为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种混合，所述的乙烯基离子单体优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠中的一种或几种混合；所述的引发剂优选为过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁氰或过氧化苯甲酰中的一种或几种混合；
步骤二：将步骤一得到的单分散聚合物分散液真空室温干燥，可获得单分散聚合物微球；所述的真空干燥时间优选为24～48h；
步骤三：将步骤二获得的单分散聚合物微球5～10份，利用超声波分散在60～95份水中，并加入0.1～5份还原剂，1～5份稳定剂，0.1～3份金属盐，室温搅拌后，所述的搅拌时间优选为0.5～5小时，再升温至50～85℃，反应0.5～3小时，即可获得聚合物/金属复合微球分散液；所述的还原剂优选为聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、果糖中的一种或几种混合，所述的稳定剂优选为蓖麻油聚氧乙烯基醚、脂肪醇聚氧乙烯基醚类、聚乙烯醇中的一种或几种混合，所述的金属盐优选为硝酸银、硝酸铜、氯化铝、氯化铜或硫酸铜中的一种或几种混合；
步骤四：将步骤三得到的聚合物/金属复合微球分散液离心分离，即可以获得单分散聚合物/金属导电微球，所述的离心转速优选为2000～10000rpm，离心时间优选为5～30min。
下面实施例可以更好地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
将1g苯乙烯磺酸钠单体、20g的聚合反应单体苯乙烯置于反应釜中，加入去离子水10g，乙醇80g。通氮气排除反应釜中的空气2次，然后升温至70℃。向反应釜中加入引发剂过硫酸钾1g，开始聚合反应，反应时间为12h。反应完成后获得单分散聚苯乙烯分散液。
将分散液真空室温干燥24h，可获得单分散聚苯乙烯微球。
取上述获得的单分散聚苯乙烯微球10g，利用超声波分散在90g水中，并加入1份还原剂葡萄糖，2g稳定剂聚乙烯醇，1g金属盐硝酸银。室温搅拌1小时后，升温至80℃，反应0.5小时，即可获得聚苯乙烯/银复合微球分散液。
将上述获得的聚苯乙烯/银复合微球分散液在2000rpm的条件下离心分离30min，即可以获得聚苯乙烯/银复合导电微球。
实施例1所得的微球利用透射电子显微镜测得其粒径尺寸为1.2um，粒子变异系数为3.1％，粒子形貌如图1所示。
实施例2
将1g丙烯酸单体、20g的聚合反应单体甲基丙烯酸甲酯置于反应釜中，加入去离子水10g，乙醇80g。通氮气排除反应釜中的空气2次，然后升温至70℃。向反应釜中加入引发剂过硫酸钾1g，开始聚合反应，反应时间为12h。反应完成后获得单分散聚甲基丙烯酸甲酯分散液。
将分散液真空室温干燥24h，可获得单分散聚甲基丙烯酸甲酯微球。
取上述获得的单分散甲基丙烯酸甲酯微球10g，利用超声波分散在90g水中，并加入1份还原剂聚乙烯吡咯烷酮，2g稳定剂聚乙烯醇，1g金属盐硝酸铜。室温搅拌1小时后，升温至80℃，反应0.5小时，即可获得聚甲基丙烯酸甲酯/铜复合微球分散液。
将上述获得的聚苯乙烯/银复合微球分散液在2000rpm的条件下离心分离30min，即可以获得聚甲基丙烯酸甲酯/铜复合微球导电微球。
实施例2所得的微球利用透射电子显微镜测得其粒径尺寸为1.4um，粒子变异系数为3.9％，粒子形貌如图2所示。
实施例3
将1g苯乙烯磺酸钠单体、20g的聚合反应单体苯乙烯置于反应釜中，加入去离子水10g，乙醇80g。通氮气排除反应釜中的空气2次，然后升温至70℃。向反应釜中加入引发剂偶氮二异丁氰1g，开始聚合反应，反应时间为12h。反应完成后获得单分散聚苯乙烯分散液。
将分散液真空室温干燥24h，可获得单分散聚苯乙烯微球。
取上述获得的单分散聚苯乙烯微球10g，利用超声波分散在90g水中，并加入1份还原剂聚乙烯吡咯烷酮，2g稳定剂聚氧乙烯基醚，1g金属盐氯化铜。室温搅拌1小时后，升温至80℃，反应0.5小时，即可获得聚苯乙烯/银复合微球分散液。
将上述获得的聚苯乙烯/银复合微球分散液在2000rpm的条件下离心分离30min，即可以获得聚苯乙烯/银复合导电微球。
实施例3所得的微球利用透射电子显微镜测得其粒径尺寸为1.3um，粒子变异系数为3.5％。

Claims (10)

1.一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：
步骤一：以质量份数计，将0.1～5份乙烯基离子单体、5～30份的聚合反应单体置于反应釜中，加入去离子水1～20份，乙醇40～90份，通氮气排除反应釜中的空气1～3次，然后升温至60～90℃，向反应釜中加入引发剂0.1～5份，开始聚合反应，反应时间为6～24h，反应完成后获得单分散聚合物分散液；
步骤二：将步骤一得到的单分散聚合物分散液真空室温干燥，可获得单分散聚合物微球；
步骤三：将步骤二获得的单分散聚合物微球5～10份，利用超声波分散在60～95份水中，并加入0.1～5份还原剂，1～5份稳定剂，0.1～3份金属盐，室温搅拌后，再升温至50～85℃，反应0.5～3小时，即可获得聚合物/金属复合微球分散液；
步骤四：将步骤三得到的聚合物/金属复合微球分散液离心分离，即可以获得单分散聚合物/金属导电微球。
2.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的聚合反应单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种混合。
3.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的乙烯基离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的步骤二的真空干燥时间为24～48h。
5.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁氰或过氧化苯甲酰中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的还原剂为聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、果糖中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的稳定剂为蓖麻油聚氧乙烯基醚、脂肪醇聚氧乙烯基醚类、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
8.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的金属盐为硝酸银、硝酸铜、氯化铝、氯化铜或硫酸铜中的一种或几种混合。
9.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的步骤三搅拌时间为0.5～5小时。
10.根据权利要求1所述的一种单分散聚合物/金属导电微球的制备方法，其特征在于，所述的步骤四中离心转速为2000～10000rpm，离心时间为5～30min。
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