專利名稱：聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，無機(jī)粒子與有機(jī)聚合物組裝形成的復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合性能和協(xié)同效應(yīng)一直是化學(xué)、物理、材料科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重要課題之一。復(fù)合材料具有原組分不具備的特殊性能或功能。利用無機(jī)材料與聚合物基體的相互作用產(chǎn)生新的效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)二者之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以開發(fā)性能優(yōu)異的新型材料。
聚甲基丙烯酸甲酯，簡(jiǎn)稱PMMA，俗稱有機(jī)玻璃，又叫壓克力或亞克力，是一種開發(fā)較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性，透光率達(dá)92%以上，易染色，易加工，外觀優(yōu)美，價(jià)格低廉。此外，PMMA具有極佳的耐候性，較高的表面硬度和表面光澤以及較好的高溫性能，在航空、建筑、農(nóng)業(yè)、光學(xué)儀器等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用[陳盧松etal.塑料，36 (2007): 89-95]。我國現(xiàn)有有機(jī)玻璃的消費(fèi)量增長(zhǎng)很快。但由于我國有機(jī)玻璃產(chǎn)品品種單調(diào)，數(shù)量較少，質(zhì)量較差，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不甚合理，只能生產(chǎn)普通品種產(chǎn)品，缺少高附加值產(chǎn)品，在品種與質(zhì)量方面均不能滿足市場(chǎng)的需求，大多數(shù)產(chǎn)品還需要依賴進(jìn)口 。
氧化鋅是一種環(huán)境友好型寬帶半導(dǎo)體材料，具有高于一般禁帶材料的帶間隙(3.37eV)和激子束縛能(60meV)，在室溫時(shí)即可產(chǎn)生短波發(fā)光，是一種自激活半導(dǎo)體材料，可廣泛應(yīng)用于短波光電器件、變阻器、傳感器、光催化等諸多領(lǐng)域，被譽(yù)為面向21世紀(jì)的現(xiàn)代功能材料。另外，氧化鋅在589nm波長(zhǎng)處的折射率為2.02， 50。C時(shí)的熱導(dǎo)率為U6Wm"K"，電導(dǎo)率0.02Scm"，這些性質(zhì)均優(yōu)于PMMA。將氧化鋅復(fù)合于PMMA材料的表面，在隱形衣，紫外防護(hù)膜，透明保護(hù)層以及防火材料等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。而迄今為止，將氧化鋅包覆在聚甲基丙烯酸甲酯微球表面形成穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料還未有文獻(xiàn)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅的復(fù)合材料及其制備方法，以可溶性鋅鹽和PMMA微球?yàn)樵希ㄟ^對(duì)PMMA微球進(jìn)行表面處理，采用溶液反應(yīng)方法合成PMMA微球表面包覆氧化鋅的復(fù)合材料。
3本發(fā)明采用的技術(shù)方案步驟如下
一、 一種聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅復(fù)合材料 該復(fù)合材料為核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為聚甲基丙烯酸甲酯微球，外殼為氧化鋅包
覆層，聚甲基丙烯酸甲酯微球的直徑為1微米 20微米。
二、 一種聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅復(fù)合材料的制備方法的步 驟如下
其特征在于
1) 將聚甲基丙烯酸甲酯微球加入氨水溶液中，攪拌使其均勻分散在溶液中，
聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為1~50克/升，氨水濃度為20 880克/升；
2) 將可溶性鋅鹽溶于去離子水中，攪拌得到均勻溶液，鋅離子濃度為 0.01 0.5摩爾/升；
3) 將上述的兩種溶液混合；混合溶液用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至7.5 10;
4) 將上述混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在6(TC 10(TC，攪拌 速率為0-1000轉(zhuǎn)/分鐘；反應(yīng)時(shí)間30分鐘~24小時(shí)；
5) 將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化 鋅的復(fù)合材料。
所述的可溶性鋅鹽為鋅的硝酸鹽或氯化鹽。 所述的堿溶液為氨水或氫氧化鈉溶液。
本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明通過一種簡(jiǎn)單、溫和的溶液方法制備得 到聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅的復(fù)合材料。得到的產(chǎn)品為核殼結(jié)構(gòu)，
內(nèi)核為微米級(jí)PMMA微球，外殼為氧化鋅包覆層。具有良好的分散性，氧化鋅 包覆層致密，均勻。該方法以可溶性鋅鹽和PMMA微球?yàn)樵?，通過對(duì)PMMA 微球表面進(jìn)行處理，將氧化鋅顆粒包覆在球形的PMMA表面。得到的產(chǎn)品為核 殼結(jié)構(gòu)，具有良好的分散性，氧化鋅包覆層致密，均勻。
圖1是聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖 中，l.氧化鋅包覆層；2.PMMA微球。
圖2是實(shí)施例中所用聚甲基丙烯酸甲酯微球的電鏡照片。
圖3是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的XRD圖譜。
圖4是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的電鏡照片。
圖5是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
4實(shí)施例l:
將O.OlOOg直徑5~10微米的甲基丙烯酸甲酯微球溶于10mL濃度為20克/升氨水中，攪拌使其均勻分散在溶液中；將0.1190g六水硝酸鋅溶于去40mL去離子水中，攪拌得到均勻溶液，鋅離子總濃度為0.01摩爾/升；將上述兩種溶液混合；混合溶液用氨水調(diào)節(jié)pH值為7.5;將此混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在8(TC，攪拌速率為0轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間30分鐘；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅的復(fù)合材料。圖2是該產(chǎn)物的XRD圖譜，該圖譜與氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)XRD數(shù)據(jù)(JCPDS No 36-1451)吻合，說明產(chǎn)物中的結(jié)晶相物質(zhì)是氧化鋅。圖4是該產(chǎn)物的SEM照片，比較圖3中PMMA微球，明顯可以看出ZnO顆粒均勻的包覆在PMMA微球表面，球體直徑約10微米。
實(shí)施例2:
將0.5000g直徑10 20微米的甲基丙烯酸甲酯微球溶于10mL濃度為880克/升氨水中，攪拌使其均勻分散在溶液中；將5.9495g六水硝酸鋅溶于去40mL去離子水中，攪拌得到均勻溶液，鋅離子總濃度為0.5摩爾/升；將上述兩種溶液混合；混合溶液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為10;將此混合槳液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在10(TC，攪拌速率為1000轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅的復(fù)合材料。圖5是該產(chǎn)物的SEM照片，比較圖3中PMMA微球，明顯可以看出ZnO顆粒均勻的包覆在PMMA微球表面，球體直徑約15微米。
將0.3000g直徑1~5微米的甲基丙烯酸甲酯微球溶于10mL濃度為200克/升氨水中，攪拌使其均勻分散在溶液中；將1.0卯4g無水氯化鋅溶于去40mL去離子水中，攪拌得到均勻溶液，鋅離子總濃度為0.2摩爾/升；將上述兩種溶液混合；混合溶液用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.5;將此混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在8(TC，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅的復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料為核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為聚甲基丙烯酸甲酯微球，外殼為氧化鋅包覆層，聚甲基丙烯酸甲酯微球的直徑為1微米～20微米。
2、 一種制備權(quán)利要求1所述的一種聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅復(fù)合材料的方法，其特征在于該方法的步驟如下1) 將聚甲基丙烯酸甲酯微球加入氨水溶液中，攪拌使其均勻分散在溶液中，聚甲基丙烯酸甲酯微球的濃度為1~50克/升，氨水濃度為20~880克/升；2) 將可溶性鋅鹽溶于去離子水中，攪拌得到均勻溶液，鋅離子濃度為 0.01-0.5摩爾/升；3) 將上述的兩種溶液混合；混合溶液用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至7.5 10;4) 將上述混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在60。C 10(TC，攪拌 速率為0~1000轉(zhuǎn)/分鐘；反應(yīng)時(shí)間30分鐘~24小時(shí)；5) 將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化 鋅的復(fù)合材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅復(fù)合材料 的制備方法，其特征在于所述的可溶性鋅鹽為鋅的硝酸鹽或氯化鹽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅復(fù)合材料 的制備方法，其特征在于所述的堿溶液為氨水或氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚甲基丙烯酸甲酯微球包覆氧化鋅的復(fù)合材料及其制備方法。將PMMA微球加入氨水溶液中，攪拌使其均勻分散在溶液中，PMMA微球的濃度為1～50克/升，氨水濃度為20～880克/升；將可溶性鋅鹽溶于去離子水中，攪拌得到均勻溶液，鋅離子濃度為0.01～0.5摩爾/升；將上述的兩種溶液混合；混合溶液用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至7.5～10；將上述混合漿液進(jìn)行水浴反應(yīng)，水浴反應(yīng)溫度控制在60℃～100℃，攪拌速率為0～1000轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時(shí)間30分鐘～24小時(shí)；將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了聚甲基丙烯酸甲酯微球表面包覆氧化鋅的復(fù)合材料。得到的產(chǎn)品氧化鋅包覆層致密，均勻。
文檔編號(hào)C08L33/00GK101475726SQ20091009541
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者俞曉晶, 張亞萍, 王耐艷, 王龍成, 紅 賈, 金達(dá)萊 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)