一种高分子和无机纳米粒子杂化薄膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高分子和无机纳米粒子杂化薄膜及其制备方法，特别是涉及一种用溶胶凝胶法将无机粒子掺杂至高分子材料中的高分子和无机纳米粒子杂化薄膜及其制备方法。本发明的一种高分子和无机纳米粒子杂化薄膜，在高分子聚合物膜中均匀分散有无机纳米粒子，所述的无机纳米粒子占所述聚合物膜的质量百分比为30-50wt%。本发明的方法，包括以下步骤：(1)配制无机氧化物粒子溶液；(2)配制聚合物溶液；(3)低温溶胶凝胶法配制高分子-无机纳米粒子混合液；(4)混合液注模、干燥成膜。本发明提供的制备方法较之现有的方法简单易行，能方便而且精确控制高分子薄膜的厚度及均匀性、易于规模化生产。所得无机纳米粒子掺杂高分子薄膜可在汽车、建筑建材等领域得到广泛应用。

主权项

一种高分子和无机纳米粒子杂化薄膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：1）将高分子A的粉末溶于溶剂中制成高分子A的溶液，并将高分子A的溶液低温保存1至2小时；所述的低温为‐35～0℃；2）将浓度为50～99.5wt%的酸B与醇混合，制成酸B的醇溶液；3）将金属醇盐C溶于醇中制成金属醇盐C的醇溶液；4）再将步骤（2）中制得的酸B的醇溶液在搅拌的条件下缓慢加入金属醇盐C的醇溶液中，制成金属醇盐C的纳米金属氧化物D的醇溶液，后将纳米金属氧化物D的醇溶液‐35～0℃保存1至2小时；5）将‐35～0℃保存后的纳米金属氧化物D的醇溶液在搅拌的条件下加入高分子A的溶液中，制成高分子和纳米粒子杂化溶液E，并且在溶液E凝胶化之前，将溶液E浇注至培养皿中，将培养皿放入干燥箱中干燥成膜；即得到高分子和无机纳米粒子杂化薄膜；其中，所述的高分子A是指高分子化合物聚乙烯苯酚、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、3‐羟基丁酸与3‐羟基戊酸共聚酯、聚己内酯、聚碳酸酯、聚苯胺、聚丙烯腈、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述溶剂为水、甲醇、苯甲醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、双丙酮醇、丁醇、正戊醇、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、N，N‐二甲基甲酰胺、N，N‐二甲基乙酰胺、甲酰胺；所述高分子A的溶液浓度为0.01～40wt%；所述的酸B为氢溴酸、硫酸、氢氟酸、硝酸、磷酸、硼酸、氢碘酸、高卤酸、亚氯酸或次氯酸；所述醇为甲醇、苯甲醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、双丙酮醇、丁醇或正戊醇；所述的酸B的醇溶液浓度为0.05～45wt%；所述的金属醇盐C为：Ga、Ce、Fe、Ni、Nb、Mo、Sn、Al、Re、Sc、Zr、Ta、W、Y元素的醇盐；所述金属醇盐C的醇溶液的浓度为0.5～60wt%；所述的酸B的醇溶液占所述的金属醇盐C的醇溶液的20‑80wt%；所述的纳米金属氧化物D的醇溶液与高分子A溶液的质量比为1:1.5～100；将两溶液混合时保持两溶液温度低于常温；所述的干燥温度为10～70℃；干燥时间>24小时。