聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的制备方法

摘要

聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的制备方法，它涉及一种互穿聚合物网络与金属复合材料的制备方法。它解决了现有制备金属与互穿聚合物网络复合材料的方法无法控制复合材料中金属层的微观均匀性及金属颗粒的有序性的问题。方法：制备聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络，将其涂敷到基片上，经固化、清洗和干燥后，在基片上制备硬脂酸/镍复合膜，干燥后再浸渍于还原液中，即得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料。本发明中制备所得复合材料的金属颗粒有序，金属层的微观均匀性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种互穿聚合物网络与金属复合材料的制备方法。

背景技术

金属与互穿聚合物网络的复合材料广泛应用在表面的粘接、防腐、催化剂、电化学、生物相容性、胶体的稳定及微电子等领域。但是因为金属与互穿聚合物网络分属两大材料领域，它们在物理和化学性质方面的巨大差异所以使金属与互穿聚合物网络的连接困难，且对其连接处的界面结构难以控制，严重制约了金属与互穿聚合物网络的复合材料作为金属涂层的应用。

目前金属与互穿聚合物网络的连接采用化学沉积法在聚合物表面形成金属层或在金属表面涂敷互穿聚合物网络这两种方法获得，但是普遍存在无法控制复合材料中金属层的微观均匀性及金属颗粒的有序性，使互穿聚合物网络表面覆盖的金属层无序不均匀，导致金属与互穿聚合物网络复合材料的电磁性和屏蔽性差，限制其应用范围。

发明内容

本发明目的是为了解决现有制备金属与互穿聚合物网络复合材料的方法无法控制复合材料中金属层的微观均匀性及金属颗粒的有序性的问题，而提供一种聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的制备方法。

聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按质量份数比将0.1～0.5份三羟甲基丙烷、2～7份乙酸乙酯、0.05～0.5份1，4-丁二醇、0.01～0.1份环烷酸钴和1～5份乙烯基酯树脂混合，得混合物A；二、按质量份数比将2～10份的乙酸乙酯、0.01～0.1份的过氧化甲乙酮和1～14份的聚氨酯混合，得混合物B，然后将A与B混合，得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络；三、将基片浸入聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络中提拉，提拉速度为1～8cm/s，然后经固化、清洗和干燥后得两面涂敷聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络的基片；四、采用LB技术，在两面涂敷聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络的基片上制备硬脂酸/镍复合膜，干燥后浸渍于还原液中0.3～4h，即得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料；其中步骤四竖直提拉法中亚相液为浓度0.1～2μmol/L的醋酸镍溶液，滑障速度为2～9mm/min，亚相温度为20.0～28.0℃，铺展液静置时间为20～80min，pH值为5.8～8.0，铺展量为50～120μL，转移膜压为30～55mN/m，提拉速度为向上2～9mm/min和向下2～8mm/min；步骤四中铺展液是硬脂酸与氯仿的混合溶液，铺展液的质量浓度为0.26～0.30mg/mL；步骤四中还原液是由浓度为0.005～0.1mol/L的硼氢化钠与乙醇的水溶液混合制得。

本发明中制备聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料方法，能够在互穿聚合物网络的表面制备一层或多层金属镍层，金属镍层的厚度可以从零点几纳米至几纳米，具有高度各向异性的层状结构，且金属镍层中金属颗粒有序，实现了控制复合材料中金属层的微观均匀性及金属颗粒的有序性。

附图说明

图1为具体实施方式十一中所得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的表面原子力显微镜图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按质量份数比将0.1～0.5份三羟甲基丙烷、2～7份乙酸乙酯、0.05～0.5份1，4-丁二醇、0.01～0.1份环烷酸钴和1～5份乙烯基酯树脂混合，得混合物A；二、按质量份数比将2～10份的乙酸乙酯、0.01～0.1份的过氧化甲乙酮和1～14份的聚氨酯混合，得混合物B，然后将A与B混合，得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络；三、将基片浸入聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络中提拉，提拉速度为1～8cm/s，然后经固化、清洗和干燥后得两面涂敷聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络的基片；四、采用LB技术，在两面涂敷聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络的基片上制备硬脂酸/镍复合膜，干燥后浸渍于还原液中0.3～4h，即得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料；其中步骤四竖直提拉法中亚相液为浓度0.1～2μmol/L的醋酸镍溶液，滑障速度为2～9mm/min，亚相温度为20.0～28.0℃，铺展液静置时间为20～80min，pH值为5.8～8.0，铺展量为50～120μL，转移膜压为30～55mN/m，提拉速度为向上2～9mm/min和向下2～8mm/min；步骤四中铺展液是硬脂酸与氯仿的混合溶液，铺展液的质量浓度为0.26～0.30mg/mL；步骤四中还原液是由浓度为0.005～0.1mol/L的硼氢化钠与乙醇的水溶液混合制得。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按质量份数比将0.1份三羟甲基丙烷、4份乙酸乙酯、0.1份1，4-丁二醇、0.03份环烷酸钴和2份乙烯基酯树脂混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中按质量份数比将8份的乙酸乙酯、0.06份的过氧化甲乙酮和8份的聚氨酯混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中所用基片是硅基片或玻璃基片。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中固化是室温静置固化24h，然后在80℃的条件下固化8h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中清洗是将固化后的基片浸渍于无水乙醇中30～50min，然后用超纯水中清洗重复操作浸渍与清洗10～20次。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中竖直提拉法中亚相液为浓度0.2μmol/L的醋酸镍溶液，滑障速度为6mm/min，亚相温度为23.0℃，铺展液静置时间为60min，pH值为7.32，铺展量为90μL，转移膜压为46.5mN/m，提拉速度为向上6mm/min和向下3mm/min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中铺展液是硬脂酸与氯仿的混合溶液，质量浓度为0.28mg/mL。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中还原液是由浓度为0.01mol/L的硼氢化钠与乙醇的水溶液混合制得。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

本实施方式中还原液使复合膜中的Ni²⁺离子还原为Ni的零价原子态，进而制备出镍金属层。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四乙醇的水溶液中乙醇与水按体积比为3∶1混合配制。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式十一：本实施方式聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、按质量份数比将0.1份三羟甲基丙烷、4份乙酸乙酯、0.1份1，4-丁二醇、0.03份环烷酸钴和2份乙烯基酯树脂混合，得混合物A；二、按质量份数比将8份的乙酸乙酯、0.06份的过氧化甲乙酮和8份的聚氨酯混合，得混合物B，然后将A与B混合，得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络；三、采用浸渍提拉法，以的，将基片浸入聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络中提拉，提拉速度为2cm/s，然后经固化、清洗和干燥后得两面涂敷聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络的基片；四、采用LB技术，在两面涂敷聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络的基片上制备硬脂酸/镍复合膜，干燥后浸渍于还原液中1h，即得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料；其中步骤四竖直提拉法中亚相液为浓度0.2μmol/L的醋酸镍溶液，滑障速度为6mm/min，亚相温度为23.0℃，铺展液静置时间为60min，pH值为7.32，铺展量为90μL，转移膜压为46.5mN/m，提拉速度为向上6mm/min和向下3mm/min；步骤四中铺展液是硬脂酸与氯仿的混合溶液，铺展液的质量浓度为0.26～0.30mg/mL；步骤四中还原液是由浓度为0.01mol/L的硼氢化钠与乙醇的水溶液混合制得。

本实施方式中所得聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络与金属镍复合材料，有图1可以看出材料表面有大量颗粒状物质，金属颗粒的有序，是被还原后生成的镍金属层，镍金属层排布非常均匀，整体的微观均匀性很好。