一种嵌段高分子-纳米金属薄层复合导电材料的制备方法

摘要

本发明属于功能复合材料制备技术领域，涉及一种嵌段高分子-纳米金属薄层复合导电材料的制备方法，通过设计嵌段高分子的链段组成、链段长度和总分子量结构参数，利用嵌段高分子包含的两链段的极性差异和不相容性，进而发生相分离生成两相纳米结构的机理，对其所包覆的纳米金属形成均匀分散形貌结构具有诱导作用，进而生成均匀的导电连续网络；将纳米金属银与两亲性的嵌段高分子复合，纳米金属银包埋于两亲性嵌段高分子的内部；将金属做成纳米级的形态，均匀的分散于两亲性的嵌段高分子中；其制备工艺简单，原理安全可靠，制成的材料性能好，制备环境友好，应用范围广。

主权项

一种嵌段高分子‑纳米金属薄层复合导电材料的制备方法，其特征在于包括两亲性嵌段高分子制备、纳米金属材料制备、纳米复合导电材料制备和性能测试四个步骤：(1)、两亲性嵌段高分子制备将极性段与非极性段一对一制得一系列不同组成的两亲性嵌段高分子；两亲性嵌段高分子由极性段和非极性段两段组成，极性段包括聚2‑乙烯吡啶、聚乙烯醇、聚4‑乙烯吡啶、聚丙烯酸和聚亚甲基；非极性段包括聚甲基丙酸甲酯、聚苯乙烯、聚ε‑己内酯和聚丙烯酸正丁酯；调整两链段的长度比，得到不同结构的系列高分子，进而得到固态下嵌段高分子形成的不同的纳米两相结构；极性段与非极性段的长度比为1‑9：9‑1；在同一长度比情况下，通过改变分子链的总分子量，改变嵌段高分子的纳米两相结构，嵌段高分子的总分子量为10⁴‑10⁶；(2)、纳米金属材料制备制备不同形貌的纳米金属的方法包括模板法和多元醇法，其中，模板法基于外加模板，通过纳米模板作用使纳米材料复制模板孔道而得其形状，不同的模板用来制备不同的纳米金属材料；多元醇法用乙二醇溶剂溶解于多种无机盐和PVP高分子，将PVP引入多元醇法中作为稳定剂；采用多元醇法制备不同形状结构的纳米金属材料，以乙二醇为还原剂和溶剂，PVP为稳定剂和诱导剂，金属盐为前驱体，通过调节反应工艺制备金、铂、银、铜和铝不同形状的纳米金属材料，纳米金属材料包括：球体纳米金属颗粒,直径为10nm‑100nm；三角形纳米金属颗粒，边长为10nm‑100nm；立方体纳米金属颗粒，边长为50nm‑500nm；棒状纳米金属材料，直径为30nm‑100nm，长度为100nm‑1000nm；线状纳米金属材料，直径为30nm‑100nm，长度为1μm‑10μm；(3)、纳米复合导电材料的制备将两亲性嵌段高分子溶解于溶剂中制成高分子溶液，溶液浓度为1wt％‑30wt％，溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、氮氮二甲基氰胺和石油醚；再将纳米金属材料以不同质量比分散于溶剂中，制成纳米金属溶液，其浓度为1wt％‑50wt％；溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、氮氮二甲基氰胺和石油醚；然后将两种溶液混合，混合重量比例为1‑5：5‑1；经超声波分段振荡，每20‑60分钟为一次，经反复2至6次振荡，使两种溶液充分混合后用旋涂法将其制成薄膜层导电材料，旋涂转速为1000‑10000转/分；涂膜干燥分两个阶段，先在室温下干燥2‑6小时后，再放入真空烘箱烘干燥1‑24小时，得纳米复合导电材料；(4)、性能测试采用四探针法进行测试，将制得的复合纳米薄层导电材料样品处理成1平方厘米的正方形，在上面均匀的取3×3矩阵状的九个点，用四探针测试仪以同样的方向依次测量每个点上的电导率，并换算为面电阻，然后将所得的九个数据去掉最大值和最小值，对剩余的七个数据取平均值，即得到该样品的表面电阻值，纳米复合导电材料中纳米金属材料的质量占两亲性嵌段聚合物的质量比为5％‑60％，导电性为10⁰‑10⁵S/m。