一种通过邻苯二酚‑多胺制备表面包覆银的复合材料的方法，属于制备导电复合材料领域。通过在碱性条件下将邻苯二酚‑多胺沉积在基体表面之后，将用聚(邻苯二酚‑多胺)表面功能化的基体置于银镀液中，加入还原剂葡萄糖溶液，制备包覆性能良好、具有导电性能的基体/银复合材料，本发明专利技术所提供的方法操作简便、耗时短、成本低，所制备的复合材料的包覆性能及导电性能好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制备导电复合材料领域，具体涉及一种在各种形状以及性能的材料表面还原银的方法，尤其涉及在还原剂存在的条件下通过邻苯二酚-多胺表面功能化制备基体/银复合材料的方法。
技术介绍
金属粉体是电子工业、国防工业的重要原料。由于金属的密度很大，以金属微粉为主要导电介质的材料在储存及使用过程中很难避免降解现象的发生，这将在很大程度上影响产品的使用。金属包覆其他金属或者非金属基体是一种核心为高分子陶瓷等非金属或者其他金属、表面为金属的核壳式复合粉末，它可赋予基体特殊的电、磁、光学性能以及抗氧化和耐老化性能，还可改善粉末与金属的润湿性。本专利将具体涉及一种可在大多数非金属材料以及金属材料表面进行有效改性的方法，主要以玻璃微珠、铝粉为实例。玻璃微珠具有密度小且粒径均匀的特征，密度远小于金属粉体。但是普通的玻璃微珠是绝缘体，不能作为导电材料的填充材料。使用低密度的导电玻璃微珠作为导电材料能有效克服导电介质的沉降问题。玻璃微珠表面化学镀镍、铜、银以及复合涂层可用作电磁屏蔽材料和吸波材料的导电填料。由于其表面憎水性，未处理的玻璃微珠表面与其他材料表面的粘结稳定性和结合力较差，需要进行进一步的处理，使其表面能够形成均匀致密的银层。铝由于比重轻、延展性好、金属光泽好以及价格低廉等优点，被广泛地应用在电子、航空及电子浆料等领域。但是铝粉表面活性大，极不稳定，易与空气发生氧化还原反应，以致失去本身的优点。因此，在应用中，须对其进行表面处理，使得处理后的铝粉既保持本身的密度轻，金属光泽好的优点，同时具有良好的导电性能。银是贵金属，与铝的颜色相近，且其导电性优良，若在铝粉上包覆一层均匀而薄的银，在保持铝粉自身优势的同时，赋予铝粉良好的导电性能，同时也大大降低了成本，所得产品可用于电磁屏蔽、导电浆料等领域。在过去的几十年中，科学家们对基体表面金属化的各种方法进行了探索和研究，其中方法包括机械混合法，Sol-gel法等。这些方法对于粉体表面改性有不同的缺陷，例如机械混合法混合不均、Sol-gel法在还原金属氧化物时晶粒容易长大等。因此在该专利技术中选用化学镀的方法。目前，已有研究表明多巴胺可以作为一种有效物质帮助材料的金属化。多巴胺可以在多种聚合物表明进行黏附，且粘结性能优异，过程简单易行。此种方法源于贝壳类动物分泌的蛋白质物质可以有效地粘结在物体的湿表面，已有科学家对此现象的原理进行研究。研究结果表明，贝壳类动物所分泌的蛋白质物质中的二羟基苯丙氨酸(DOPA)在其中起到主要作用，并证明多巴胺可以在各种有机或无机基体表面粘结良好，粘结性能与基体无关，且可在基体表面作为有效的平台进行金属或其他单体的进一步接枝。在专利CN 101812678 B中通过在玻璃微珠表面沉积多巴胺，随后在其表面还原银，制得了镀银玻璃微珠。然而，多巴胺作为医用试剂，合成和提取困难，价格昂贵。该方法所需反应时间较长，多巴胺在玻璃微珠表面实现较好包覆需24h，且制得的镀银玻璃微珠电导率较低，仅为2.0-2.5×10-3S/m。这些缺点极大地限制了该方法在工业生产中广泛应用和大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有制备表面包覆银的复合材料技术中存在的不足，而提供一种通过邻苯二酚-多胺表面修饰制备表面包覆有银的复合材料的方法。本专利技术所提供的方法操作简便、耗时短、成本低，所制备的复合材料的包覆性能以及导电性能良好。本专利技术通过在碱性条件下将邻苯二酚-多胺沉积在基体表面之后，将用聚(邻苯二酚- 多胺)表面功能化的基体置于银镀液中，加入还原剂葡萄糖溶液，制备包覆性能良好、具有导电性能的基体/银复合材料，具体步骤如下：1)将基体在乙醇溶液中超声波洗净后，将其置于邻苯二酚浓度为5～25mM/L，pH为7.0～10.0的邻苯二酚-多胺溶液中，以30～100转/min的搅拌速率搅拌不高于24h，得到表面沉积有聚(邻苯二酚-多胺)的基体。优选邻苯二酚浓度为10mM/L，pH为8.5，搅拌时间为4h；2)将质量浓度为5～40g/L的硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液。优选浓度为10g/L；3)将步骤1)中制备的表面沉积有聚(邻苯二酚-多胺)的基体置于步骤2)制备的银镀液中，每4g基体加入0.01g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌20分钟；4)在搅拌的条件下向步骤3)的银镀液中加入质量浓度为5～80g/L的葡萄糖溶液，所使用葡萄糖溶液的体积与硝酸银溶液的体积相同，室温下反应1～60分钟，得到表面覆盖有银白色银层的基体。优选葡萄糖浓度为20g/L，反应时间为60分钟。葡萄糖溶液浓度的选择与银镀液的浓度没有关系，但在葡萄糖浓度为银镀液浓度的两倍时还原效果最好。所述多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺。优选四乙烯五胺。所述邻苯二酚与多胺的摩尔比为1:3～3:1，优选摩尔比为1:1。其中，步骤1)中所述的方法对于所有形态的基体都适用，包括但不限于球形微珠，片状，纤维，微粒，粉末等，同时适用于所有材料种类，包括金属、无机非金属、聚合物、复合材料等。基体优选二氧化硅微球。本专利技术的原理在于：多胺中的含氮基团能起到还原银离子的作用，而邻苯二酚的酚羟基能够固定还原生成的银粒子。同时，通过化学处理的基体/银复合材料具有良好的包覆性能和导电性能，这主要是因为外加了还原剂，促进了银的还原过程，同时邻苯二酚-多胺的存在加速并且稳固了银颗粒在基体表面的生长。由于邻苯二酚-多胺在聚合物基体表面的沉积为物理过程，整个方法中与无机物基体的表面形貌和化学组成无关，可适用于各种形态和组成的无机物基体。与现有制备导电无机非金属材料技术相比较，本专利技术方法具有以下有益效果：1)本专利技术操作简便，耗时短(优选总反应时间基本5h)，成本低(原料价格为多巴胺的1/50)。2)本专利技术所制备的基体表面银层均匀致密，具有良好的导电性能(电导率为1.0—1.5×105S/m)以及包覆性能。3)本专利技术所制备的基体/银复合材料，银层与基体之间具有较高的粘结强度。4)本专利技术对无机物基体的形貌和组成没有限制，银的附着不会影响无机物的物理机械性能和热性能。附图说明图1、实施例1微球的X射线光电子能谱(XPS)宽谱图，其中(a)纯二氧化硅微球，(b)聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)表面功能化的二氧化硅微球即二氧化硅/聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)核壳式复合微球和(c)表面还原有银的二氧化硅微球即二氧化硅/聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)/银核壳式复合微球。图2、实施例1微球的X射线衍射能谱(XRD)谱图，其中(a)纯二氧化硅微球，(b)二氧化硅/聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)核壳式复合微球和(c)二氧化硅/聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)/银核壳式复合微球。图3、实施例1的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中(a)纯二氧化硅微球，(b)二氧化硅/聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)核壳式复合微球和(c)二氧化硅/聚(邻苯二酚-四乙烯五胺)/银核壳式复合微球。图4、对比例9和实施例1微珠的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中(a)为对比例9多巴胺表面修饰的二氧化硅/银核壳式复合微球，(b)为实施例1中邻苯二酚-四乙烯五胺修饰后的二氧化硅/银核壳式复合微球。图5、实施例10中所得的(a本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过邻苯二酚‑多胺制备表面包覆银的复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将基体在乙醇溶液中超声波洗净后，将其置于邻苯二酚浓度为5～25mM/L，pH为7.0～10.0的邻苯二酚‑多胺溶液中，以30～100转/min的搅拌速率搅拌不高于24h，得到表面沉积有聚(邻苯二酚‑多胺)的基体。2)将质量浓度为5～40g/L的硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液；3)将步骤1)中制备的表面沉积有聚(邻苯二酚‑多胺)的基体置于步骤2)制备的银镀液中，每4g基体加入0.01g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌20分钟；4)在搅拌的条件下向步骤3)的银镀液中加入质量浓度为5～80g/L的葡萄糖溶液，所使用葡萄糖溶液的体积与硝酸银溶液的体积相同，室温下反应1～60分钟，得到表面覆盖有银白色银层的基体。
【技术特征摘要】
1.一种通过邻苯二酚-多胺制备表面包覆银的复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将基体在乙醇溶液中超声波洗净后，将其置于邻苯二酚浓度为5～25mM/L，pH为7.0～10.0的邻苯二酚-多胺溶液中，以30～100转/min的搅拌速率搅拌不高于24h，得到表面沉积有聚(邻苯二酚-多胺)的基体。2)将质量浓度为5～40g/L的硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液；3)将步骤1)中制备的表面沉积有聚(邻苯二酚-多胺)的基体置于步骤2)制备的银镀液中，每4g基体加入0.01g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌20分钟；4)在搅拌的条件下向步骤3)的银镀液中加入质量浓度为5～80g/L的葡萄糖溶液，所使用葡萄糖溶液的体积与硝酸银溶液的体积相同，室温下反应1～60分钟，得到表面覆盖有银白色银层的基体。2.按照权利要求1所述的一种通过邻苯二酚-多胺制备表面包覆银的复合材料的方法，其特征在于，步骤1)邻苯二酚浓度为10mM/L，pH为8.5，搅拌时间为4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文才，郝明正，张立群，赵秀英，邹华，田明，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。