[发明专利]一种石榴状的复合纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用二氧化硅纳米粒子(用SiO₂表示)包覆聚乙烯醇(用PVA表示)获得石榴状的复合纳米粒子(用PVASiO₂表示)的制备方法。适用于橡胶改性、工程塑料、陶瓷、生物医学、光学、建材涂料、树脂基复合材料改性等。

背景技术

由于纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子遂道效应以及特殊光、电特性。纳米材料的研究越来越受到人们的青睐，纳米二氧化硅是应用较早的纳米材料之一，关于纳米SiO₂在橡胶改性、工程塑料、陶瓷、生物医学、光学、建材涂料、树脂基复合材料改性中的应用已有过许多报道。例如，纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。纳米二氧化硅可广泛应用各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种石榴状的复合纳米粒子的制备方法，该复合纳米粒子(PVASiO₂)以聚乙烯醇(PVA)为核，二氧化硅纳米粒子(SiO₂)在聚乙烯醇球表面自组装形成排列规律的石榴状结构，制得的复合纳米粒子外形圆滑、大小分布均匀、粒径可控。

本发明所采用的技术方案是：石榴状的复合纳米粒子的制备方法，其特征在于包括步骤：

(1)聚乙烯醇水溶液的配制：

选用分子量为6-12万的聚乙烯醇，加水配制成聚乙烯醇的浓度为4％-15％(重量)的聚乙烯醇水溶液，然后将聚乙烯醇水溶液在常温下搅拌18～24小时后，再在90℃-120℃搅拌加热3-5小时，冷却至室温后备用；

(2)二氧化硅纳米粒子乙醇分散液的配制：

将二氧化硅纳米粒子与乙醇混合，配制成二氧化硅纳米粒子的浓度为5％～15％(重量)的二氧化硅纳米粒子乙醇分散液，超声分散1-5小时备用；

(3)高压电场下复合纳米粒子的制备过程：

将所述聚乙烯醇水溶液和二氧化硅纳米粒子乙醇分散液分别置于金属同轴注射器针头的内、外层，内层为聚乙烯醇水溶液，外层为二氧化硅纳米粒子乙醇分散液；

将高压电场的一端接在同轴注射器上，使其带正电，高压电场的另一端接地，构成高压电场，此时带电的上述内层和外层中的混合溶液在电场的驱动下喷向接地端；

制备过程中内层溶液推进速度为0.6-1.4ml/h，外层溶液推进速度为1.2-4ml/h，接受距离为10-20cm，电压为18-35kv，电流为1-2mA。

本发明的有益效果是：

(1)本发明方法利用PVA可溶于水，但是不溶于乙醇等有机溶剂的特点，分别制备PVA水溶液和SiO₂乙醇分散液，并在高压电场作用下制备出直径为30nm-200nm的PVASiO₂，其中以PVA为核，SiO₂在PVA球表面自组装形成特殊的石榴状结构，制成的PVASiO₂大小分布均匀、外形圆滑、粒径可控、且PVA表面的SiO₂排列规律。

(2)本方法制备过程简单，可用于大量快速的PVASiO₂制备，并且制备周期短。

(3)采用高电压场的方法，可以把SiO₂覆盖在任何形状的接受装置上，涂层均匀。

附图说明

图1是本发明制备时采用的装置结构示意图。

图2-3是本发明制得的石榴状PVASiO₂的扫描电镜图(图3为放大状态)。

具体实施方式

本实施例制备石榴状的复合纳米粒子(PVASiO₂)包括以下步骤：

1、配制聚乙烯醇(PVA)水溶液：将0.86g的PVA(其中PVA分子量为80000)溶解于水中，配制成PVA浓度为10％(重量百分比)的PVA水溶液，然后将PVA水溶液在常温下搅拌20小时后，再在100℃左右搅拌加热4小时，冷却至室温后备用；

2、配制二氧化硅纳米粒子(SiO₂)乙醇分散液：将0.96g的SiO₂分散在乙醇中，配制成SiO₂的浓度为10％(重量百分比)的SiO₂乙醇分散液，超声分散3小时备用；