一种纳米银/聚Α甲基苯乙烯复合材料及其制备方法.pdf

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1、10申请公布号CN104098724A43申请公布日20141015CN104098724A21申请号201310120316X22申请日20130409C08F112/12200601C08F2/44200601C08F2/22200601C08K3/08200601C08L25/16200601B22F1/0220060171申请人合肥杰事杰新材料股份有限公司地址230601安徽省合肥市经济技术开发区莲花路2388号72发明人杨桂生田恐虎74专利代理机构合肥天明专利事务所34115代理人汪贵艳54发明名称一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料及其制备方法57摘要本发明提供一种由28份纳米银、60。

2、120份甲基苯乙烯和052份引发剂制备而成的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。本发明还公开了采用乳液聚合的方法制备该复合材料，该方法主要包括配置银氨溶液和水合肼溶液，制备纳米银溶胶，然后加入甲基苯乙烯单体和引发剂，最后升温引发甲基苯乙烯单体发生聚合反应，将反应后得到的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料进行纯化和干燥等处理，最终制得的复合材料。利用聚甲基苯乙烯对纳米银粒子的包覆作用，可提高纳米银粒子的稳定性，使其具有良好的抗菌效果和力学性能。51INTCL权利要求书1页说明书6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页10申请公布号CN104098724ACN1040987。

3、24A1/1页21一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，其特征在于是由下列成份按重量份制备而成纳米银28份；甲基苯乙烯60120份；引发剂052份。2根据权利要求1所述的一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种。3一种制备如权利要求1所述的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的方法，其特征在于包括以下步骤（1）纳米银的制备先向银离子浓度为00101MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和乳化剂进行超声分散1030分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯。

4、烷酮与乳化剂的摩尔比为1（051）（510）；将上述混合溶液升温到4060，然后向其中滴加水合肼溶液反应得到纳米银溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的制备按配比将纳米银溶胶与甲基苯乙烯、引发剂置于反应器中进行超声分散1030分钟，同时持续通入氮气；然后升温进行聚合反应得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液经纯化流程得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。4根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中乳化剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。5根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤（1）水合肼溶液的浓度为00101MOL/L，反应时间为13小时。6根据权利要求3。

5、所述的制备方法，其特征在于所述步骤（2）的聚合反应温度为7090，聚合反应时间814H。7根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤（2）纯化流程是指在复合溶液中加入体积为复合溶液体积的38倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作46次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。权利要求书CN104098724A1/6页3一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料及其制备方法0001技术领域0002本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料及利用乳液聚合方法制备。

6、纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的方法。0003背景技术0004纳米银粒子是一种良好的无机抗菌剂，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、淋球菌等多种微生物均有良好的杀灭作用，且具有广谱强效等优点。但由于纳米银粒子的尺寸较小，化学性质活泼，如果直接暴露在自然环境中，会受环境中的光照、温度变化和氧气等因素影响，而导致纳米银粒子出现团聚和氧化等反应，从而致使纳米银粒子的抗菌性能不能得到充分发挥。0005近年来，随着纳米科技的不断进步，人们发现将纳米金属与聚合物材料相结合，得到的复合材料具有纳米金属和聚合物材料的主要特性，而且可以使纳米金属粒子在自然环境中的稳定性大大提高，因此该类复合材料受到了科研工作者的广泛关。

7、注和研究。0006LIUWJ等利用反相微乳液反应体系，采用射线照射的方法，将银离子还原，制得了尺寸在20NM左右的纳米银粒子，然后在反应体系中加入苯乙烯单体，再用射线引发单体的聚合反应，实现纳米银/聚苯乙烯复合材料的制备（LIUWJ，ZHANGZC，HEWD，ETALNOVELMETHODFORTHEPREPARATIONOFCORESHELLNANOPARTICLESWITHMOVABLEAGCOREANDPOLYSTYRENELOOPSHELLJJOURNALOFSOLIDSTATECHEMISTRY，2006，17912531258）。WANGDS等在十二烷基硫酸钠/异戊醇/苯乙烯/水的。

8、反相微乳液体系中，以柠檬酸钠为还原剂，将硝酸银（AGNO3）还原，制得了纳米银/聚苯乙烯复合材料（WANGDS，ANJ，LUOQZ，ETALACONVENIENTAPPROACHTOSYNTHESIZESTABLESILVERNANOPARTICLESANDSILVER/POLYSTYRENENANOCOMPOSITEPARTICLESJJOURNALOFAPPLIEDPOLYMERSCIENCE，2008，11030383046）。上述的制备方法能够得到较好的纳米银/聚苯乙烯复合材料，但也存在着一些不足之处，如射线照射制备方法对实验设备的要求较高，仪器昂贵等。目前，针对纳米银/聚苯乙烯复合材。

9、料的研究较多，而相对于聚苯乙烯材料而言，聚甲基苯乙烯具有更好的耐冲击性能，且用乳液聚合制备纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的研究目前未见文献和专利报道。0007发明内容0008针对现有技术中纳米银/聚苯乙烯复合材料研究的不足，本发明的目的之一是提供一种具有良好的抗菌性能的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料；本发明的另一个目的是提供了一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的方法。说明书CN104098724A2/6页40009本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，是由下列成份按重量份制备而成纳米银28份；甲基苯乙烯60120份；引发剂052份。0010所述引发剂为偶氮二异丁腈、。

10、过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种。0011一种制备上述的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的方法，包括以下步骤（1）纳米银的制备先向银离子浓度为00101MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和乳化剂进行超声分散1030分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为1（051）（510）；将上述混合溶液升温到4060，然后向其中滴加水合肼溶液反应得到纳米银溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的制备按配比将纳米银溶胶与甲基苯乙烯、引发剂置于反应器中进行超声分散1030分钟，同时持续通入氮气。

11、；然后升温进行聚合反应得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液经纯化流程得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0012所述步骤（1）中乳化剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。0013所述步骤（1）水合肼溶液的浓度为00101MOL/L，反应时间为13小时。0014所述步骤（2）的聚合反应温度为7090，聚合反应时间814H。0015所述步骤（2）纯化流程是指在复合溶液中加入体积为复合溶液体积的38倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作46次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯。

12、复合材料。0016所以与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果1、本发明制备了纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，具有纳米银和聚合物材料的特性，从而使纳米金属粒子在自然环境中的稳定性大大提高，使复合材料具有良好的抗菌效果。00172、本发明制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料与现有技术中纳米银/聚苯乙烯复合材料相比，具有更好的力学性能。本发明选用聚甲基苯乙烯为基体，由于侧甲基的存在，聚甲基苯乙烯比聚苯乙烯材料更容易降解，环保性好；同时提高了纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的力学性能；3、本发明采用乳液聚合方法制备纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，本聚合反应是在原位状态下进行的，可使得纳米银粒子在复合材料中。

13、分散均匀；同时，利用聚甲基苯乙烯对纳米银粒子的包覆作用，可提高纳米银粒子的稳定性。00184、本发明采用乳液聚合方法制备纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的研究目前未见文献和专利报道，因此该种复合材料的研究，不仅能丰富纳米银/聚合物复合材料的种类，也有利于扩展纳米银/聚合物复合材料的应用领域，具有较好的研究价值和实用价说明书CN104098724A3/6页5值。0019具体实施方式0020下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。0021以下实施例所用的硝酸银、氨水、水合肼、聚乙烯吡咯烷酮、甲基苯乙烯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸铵均为阿拉丁试剂有限公司；所用超声波。

14、清洗器为合肥金尼克超声波清洗有限公司；以下实施例所用试剂仅为举例说明，并不用于限制本发明的保护范围，本发明其他实施例仍可选择权利要求范围内的所有可选试剂。0022实施例1（1）纳米银的制备先向200ML的银离子浓度为001MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠进行超声分散10分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基硫酸钠的摩尔比为1055；将上述混合溶液升温到40，然后向其中滴加200ML浓度为001MOL/L的水合肼溶液，反应时间3小时后得到纳米银。

15、溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的制备将2份纳米银溶胶、60份甲基苯乙烯、和05份的引发剂偶氮二异丁腈置于反应器中进行超声分散10分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；然后升温至70进行聚合反应，反应时间为14小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的3倍的无水乙醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作6次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0023将本实施例中制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T215102008进行抗菌实验。选取金黄色葡。

16、萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24H观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于945，对大肠杆菌的抗菌率大于953。0024实施例2（1）纳米银的制备先向50ML银离子浓度为01MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠进行超声分散20分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为1057；将上述混合溶液升温到50，然后向其中滴加100ML浓度为002MOL/L的水合肼溶液，说明书CN104098724A4/6页6反应。

17、时间2小时后得到纳米银溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的制备将5份纳米银溶胶与100份甲基苯乙烯、1份的引发剂过硫酸铵置于反应器中进行超声分散20分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；然后升温至80进行聚合反应，反应时间为11小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的5倍的无水甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作5次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0025将本实施例制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T215102008进行抗菌实验。

18、。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24H观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于962，对大肠杆菌的抗菌率大于968。0026实施例3（1）纳米银的制备先向100ML银离子浓度为005MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基硫酸钠的摩尔比为115；将上述混合溶液升温到60，然后向其中滴加50ML浓度为004MOL/L的水合肼溶液，反应时间1小时后得到纳米银溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯。

19、乙烯复合材料的制备将5份纳米银溶胶与100份甲基苯乙烯、15份偶氮二异丁腈和过硫酸钾按质量比为11组成的复配引发剂，置于反应器中进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；然后升温至90进行聚合反应，反应时间为8小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的6倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0027将本实施例制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T215102008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大。

20、肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24H观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于965，对大肠杆菌的抗菌率大于969。0028实施例4（1）纳米银的制备先向100ML银离子浓度为008MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和乳化剂（十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠）进行超声分散10分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为1058；说明书CN104098724A5/6页7将上述混合溶液升温到40，然后向其中滴加50ML浓度为008MOL/L的水合肼溶液，反应时间3小时后。

21、得到纳米银溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的制备将8份纳米银溶胶与120份甲基苯乙烯、2份过硫酸钾置于反应器中进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；然后升温至70进行聚合反应，反应时间为14小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的8倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0029将本实施例制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T215102008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为。

22、实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24H观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于981，对大肠杆菌的抗菌率大于989。0030实施例5（1）纳米银的制备先向100ML银离子浓度为005MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为11组成的乳化剂进行超声分散15分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为10510；将上述混合溶液升温到50，然后向其中滴加50ML浓度为01MOL/L的水合肼溶液，反应时间2小时后得到纳米银溶胶；（2）纳米银/。

23、聚甲基苯乙烯复合材料的制备将5份纳米银溶胶与100份甲基苯乙烯、1份偶氮二异丁腈置于反应器中进行超声分散15分钟，同时持续通入氮气；然后升温至80进行聚合反应，反应时间为11小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的4倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作5次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0031将本实施例制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T215102008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌。

24、群成活数目，培养24H观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于968，对大肠杆菌的抗菌率大于977。0032实施例6（1）纳米银的制备先向100ML银离子浓度为004MOL/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；说明书CN104098724A6/6页8再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为1056；将上述混合溶液升温到60，然后向其中滴加100ML浓度为005MOL/L的水合肼溶液，反应时间1小时后得到纳米银溶胶；（2）纳米银/聚甲基苯乙烯复合材。

25、料的制备将4份纳米银溶胶与80份甲基苯乙烯、05份偶氮二异丁腈和05份过硫酸铵置于反应器中进行超声分散20分钟，同时持续通入氮气；然后升温至90进行聚合反应，反应时间为8小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的7倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料。0033将本实施例制备的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T215102008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成。

26、活数目，培养24H观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于952，对大肠杆菌的抗菌率大于961。0034综上所述，实施例16所得的纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料具有良好的抗菌效果。主要是由于采用乳液聚合方法制得的复合材料中，纳米银粒子在聚甲基苯乙烯基体中具有良好的分散性。此外，这种乳液聚合方法制备纳米银/聚甲基苯乙烯复合材料的研究目前未见文献和专利报道，因此该种复合材料的研究，不仅能丰富纳米银/聚合物复合材料的种类，也有利于扩展纳米银/聚合物复合材料的应用领域，具有较好的研究价值和实用价值。0035上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。说明书CN104098724A。

摘要
申请专利号：	CN201310120316.X	申请日：	2013.04.09
公开号：	CN104098724A	公开日：	2014.10.15
当前法律状态：	实审	有效性：	审中
法律详情：	实质审查的生效IPC(主分类):C08F 112/12申请日:20130409\|\|\|公开
IPC分类号：	C08F112/12; C08F2/44; C08F2/22; C08K3/08; C08L25/16; B22F1/02	主分类号：	C08F112/12
申请人：	合肥杰事杰新材料股份有限公司
发明人：	杨桂生; 田恐虎
地址：	230601 安徽省合肥市经济技术开发区莲花路2388号
优先权：
专利代理机构：	合肥天明专利事务所 34115	代理人：	汪贵艳
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内容摘要

本发明提供一种由2～8份纳米银、60～120份α-甲基苯乙烯和0.5～2份引发剂制备而成的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。本发明还公开了采用乳液聚合的方法制备该复合材料，该方法主要包括：配置银氨溶液和水合肼溶液，制备纳米银溶胶，然后加入α-甲基苯乙烯单体和引发剂，最后升温引发α-甲基苯乙烯单体发生聚合反应，将反应后得到的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料进行纯化和干燥等处理，最终制得的复合材料。利用聚α-甲基苯乙烯对纳米银粒子的包覆作用，可提高纳米银粒子的稳定性，使其具有良好的抗菌效果和力学性能。

权利要求书

1.  一种纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，其特征在于：是由下列成份按重量份制备而成：
纳米银            2～8份；
α-甲基苯乙烯    60～120份；
引发剂            0.5～2份。

2.  根据权利要求1所述的一种纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种。

3.  一种制备如权利要求1所述的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）纳米银的制备：
先向银离子浓度为0.01～0.1mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和乳化剂进行超声分散10～30分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为1：（0.5～1）：（5～10）；
将上述混合溶液升温到40～60℃，然后向其中滴加水合肼溶液反应得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
按配比将纳米银溶胶与α-甲基苯乙烯、引发剂置于反应器中进行超声分散10～30分钟，同时持续通入氮气；
然后升温进行聚合反应得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液经纯化流程得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。

4.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中乳化剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

5.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）水合肼溶液的浓度为0.01～0.1mol/L，反应时间为1～3小时。

6.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）的聚合反应温度为70～90℃，聚合反应时间8～14h。

7.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）纯化流程是指在复合溶液中加入体积为复合溶液体积的3～8倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4～6次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。

说明书

一种纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料及其制备方法

技术领域
本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料及利用乳液聚合方法制备纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的方法。

背景技术
纳米银粒子是一种良好的无机抗菌剂，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、淋球菌等多种微生物均有良好的杀灭作用，且具有广谱强效等优点。但由于纳米银粒子的尺寸较小，化学性质活泼，如果直接暴露在自然环境中，会受环境中的光照、温度变化和氧气等因素影响，而导致纳米银粒子出现团聚和氧化等反应，从而致使纳米银粒子的抗菌性能不能得到充分发挥。
近年来，随着纳米科技的不断进步，人们发现将纳米金属与聚合物材料相结合，得到的复合材料具有纳米金属和聚合物材料的主要特性，而且可以使纳米金属粒子在自然环境中的稳定性大大提高，因此该类复合材料受到了科研工作者的广泛关注和研究。
Liu W.J.等利用反相微乳液反应体系，采用γ射线照射的方法，将银离子还原，制得了尺寸在20nm左右的纳米银粒子，然后在反应体系中加入苯乙烯单体，再用γ射线引发单体的聚合反应，实现纳米银/聚苯乙烯复合材料的制备（Liu W.J，Zhang Z.C.，He W.D.，et al. Novel Method for the Preparation of Core-shell Nanoparticles with Movable Ag Core and Polystyrene Loop Shell [J]. Journal of Solid State Chemistry，2006，179：1253-1258）。Wang D.S.等在十二烷基硫酸钠/异戊醇/苯乙烯/水的反相微乳液体系中，以柠檬酸钠为还原剂，将硝酸银（AgNO₃）还原，制得了纳米银/聚苯乙烯复合材料（Wang D.S.，An J.，Luo Q.Z.，et al. A Convenient Approach to Synthesize Stable Silver Nanoparticles and Silver/Polystyrene Nanocomposite Particles [J]. Journal of Applied Polymer Science，2008，110：3038-3046）。上述的制备方法能够得到较好的纳米银/聚苯乙烯复合材料，但也存在着一些不足之处，如γ射线照射制备方法对实验设备的要求较高，仪器昂贵等。目前，针对纳米银/聚苯乙烯复合材料的研究较多，而相对于聚苯乙烯材料而言，聚α-甲基苯乙烯具有更好的耐冲击性能，且用乳液聚合制备纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的研究目前未见文献和专利报道。

发明内容
针对现有技术中纳米银/聚苯乙烯复合材料研究的不足，本发明的目的之一是提供一种具有良好的抗菌性能的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料；本发明的另一个目的是提供了一种纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，是由下列成份按重量份制备而成：
纳米银            2～8份；
α-甲基苯乙烯    60～120份；
引发剂            0.5～2份。
所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种。
一种制备上述的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）纳米银的制备：
先向银离子浓度为0.01～0.1mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和乳化剂进行超声分散10～30分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为1：（0.5～1）：（5～10）；
将上述混合溶液升温到40～60℃，然后向其中滴加水合肼溶液反应得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
按配比将纳米银溶胶与α-甲基苯乙烯、引发剂置于反应器中进行超声分散10～30分钟，同时持续通入氮气；
然后升温进行聚合反应得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液经纯化流程得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
所述步骤（1）中乳化剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
所述步骤（1）水合肼溶液的浓度为0.01～0.1mol/L，反应时间为1～3小时。
所述步骤（2）的聚合反应温度为70～90℃，聚合反应时间8～14h。
所述步骤（2）纯化流程是指在复合溶液中加入体积为复合溶液体积的3～8倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4～6次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
所以与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明制备了纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，具有纳米银和聚合物材料的特性，从而使纳米金属粒子在自然环境中的稳定性大大提高，使复合材料具有良好的抗菌效果。
2、本发明制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料与现有技术中纳米银/聚苯乙烯复合材料相比，具有更好的力学性能。本发明选用聚α-甲基苯乙烯为基体，由于侧甲基的存在，聚α-甲基苯乙烯比聚苯乙烯材料更容易降解，环保性好；同时提高了纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的力学性能；
3、本发明采用乳液聚合方法制备纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，本聚合反应是在原位状态下进行的，可使得纳米银粒子在复合材料中分散均匀；同时，利用聚α-甲基苯乙烯对纳米银粒子的包覆作用，可提高纳米银粒子的稳定性。
4、本发明采用乳液聚合方法制备纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的研究目前未见文献和专利报道，因此该种复合材料的研究，不仅能丰富纳米银/聚合物复合材料的种类，也有利于扩展纳米银/聚合物复合材料的应用领域，具有较好的研究价值和实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例所用的硝酸银、氨水、水合肼、聚乙烯吡咯烷酮、α-甲基苯乙烯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸铵均为阿拉丁试剂有限公司；
所用超声波清洗器为合肥金尼克超声波清洗有限公司；
以下实施例所用试剂仅为举例说明，并不用于限制本发明的保护范围，本发明其他实施例仍可选择权利要求范围内的所有可选试剂。
实施例1
（1）纳米银的制备：
先向200ml的银离子浓度为0.01mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠进行超声分散10分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基硫酸钠的摩尔比为1：0.5：5；
将上述混合溶液升温到40℃，然后向其中滴加200ml浓度为0.01mol/L的水合肼溶液，反应时间3小时后得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
将2份纳米银溶胶、60份α-甲基苯乙烯、和0.5份的引发剂偶氮二异丁腈置于反应器中进行超声分散10分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；
然后升温至70℃进行聚合反应，反应时间为14小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的3倍的无水乙醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作6次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
将本实施例中制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T 21510-2008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24h观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于94.5%，对大肠杆菌的抗菌率大于95.3%。

实施例2
（1）纳米银的制备：
先向50ml银离子浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠进行超声分散20分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为1：0.5：7；
将上述混合溶液升温到50℃，然后向其中滴加100ml浓度为0.02mol/L的水合肼溶液，反应时间2小时后得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
将5份纳米银溶胶与100份α-甲基苯乙烯、1份的引发剂过硫酸铵置于反应器中进行超声分散20分钟，同时持续通入氮气，以排出体系中的空气；
然后升温至80℃进行聚合反应，反应时间为11小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的5倍的无水甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作5次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
将本实施例制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T 21510-2008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24h观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于96.2%，对大肠杆菌的抗菌率大于96.8%。

实施例3
（1）纳米银的制备：
先向100ml银离子浓度为0.05mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基硫酸钠的摩尔比为1：1：5；
将上述混合溶液升温到60℃，然后向其中滴加50ml浓度为0.04mol/L的水合肼溶液，反应时间1小时后得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
将5份纳米银溶胶与100份α-甲基苯乙烯、1.5份偶氮二异丁腈和过硫酸钾按质量比为1:1组成的复配引发剂，置于反应器中进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；
然后升温至90℃进行聚合反应，反应时间为8小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的6倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
将本实施例制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T 21510-2008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24h观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于96.5%，对大肠杆菌的抗菌率大于96.9%。

实施例4
（1）纳米银的制备：
先向100ml银离子浓度为0.08mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和乳化剂（十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠）进行超声分散10分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为1：0.5：8；
将上述混合溶液升温到40℃，然后向其中滴加50ml浓度为0.08mol/L的水合肼溶液，反应时间3小时后得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
将8份纳米银溶胶与120份α-甲基苯乙烯、2份过硫酸钾置于反应器中进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；
然后升温至70℃进行聚合反应，反应时间为14小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的8倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
将本实施例制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T 21510-2008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24h观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于98.1%，对大肠杆菌的抗菌率大于98.9%。

实施例5
（1）纳米银的制备：
先向100ml银离子浓度为0.05mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比为1:1组成的乳化剂进行超声分散15分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与乳化剂的摩尔比为1：0.5：10；
将上述混合溶液升温到50℃，然后向其中滴加50ml浓度为0.1mol/L的水合肼溶液，反应时间2小时后得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
将5份纳米银溶胶与100份α-甲基苯乙烯、1份偶氮二异丁腈置于反应器中进行超声分散15分钟，同时持续通入氮气；
然后升温至80℃进行聚合反应，反应时间为11小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的4倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作5次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
将本实施例制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T 21510-2008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24h观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于96.8%，对大肠杆菌的抗菌率大于97.7%。

实施例6
（1）纳米银的制备：
先向100ml银离子浓度为0.04mol/L的硝酸银溶液中滴加氨水，直到使一开始加入氨水而产生的沉淀物完全溶解为止，得到银氨溶液；
再在银氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠进行超声分散30分钟，同时持续通入氮气；其中银离子、聚乙烯吡咯烷酮与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为1：0.5：6；
将上述混合溶液升温到60℃，然后向其中滴加100ml浓度为0.05mol/L的水合肼溶液，反应时间1小时后得到纳米银溶胶；
（2）纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的制备：
将4份纳米银溶胶与80份α-甲基苯乙烯、0.5份偶氮二异丁腈和0.5份过硫酸铵置于反应器中进行超声分散20分钟，同时持续通入氮气；
然后升温至90℃进行聚合反应，反应时间为8小时，得复合溶液，最后在搅拌条件下，复合溶液中加入体积为复合溶液体积的7倍的无水乙醇或者甲醇溶液，经沉淀、离心分离后弃去上清液，再将下层的物料再次加入无水乙醇或者甲醇溶液中，重复上述操作4次，将最后一次得到的下层物料置于真空干燥箱中干燥，得到纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料。
将本实施例制备的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料，按照GB/T 21510-2008进行抗菌实验。选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验用菌种，用计数法观察菌群成活数目，培养24h观测，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于95.2%，对大肠杆菌的抗菌率大于96.1%。
综上所述，实施例1-6所得的纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料具有良好的抗菌效果。主要是由于采用乳液聚合方法制得的复合材料中，纳米银粒子在聚α-甲基苯乙烯基体中具有良好的分散性。此外，这种乳液聚合方法制备纳米银/聚α-甲基苯乙烯复合材料的研究目前未见文献和专利报道，因此该种复合材料的研究，不仅能丰富纳米银/聚合物复合材料的种类，也有利于扩展纳米银/聚合物复合材料的应用领域，具有较好的研究价值和实用价值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。