本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種使納米銀在聚合物中均勻分布的方法。
背景技術(shù)：
納米銀即為將粒徑做到納米級(jí)的金屬銀單質(zhì)，其對(duì)大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病微生物都有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用，而且不會(huì)產(chǎn)生耐藥性，因而會(huì)將其與聚乙烯、聚丙烯等材料共混制作食品包裝產(chǎn)品。
但是由于納米銀材料屬亞穩(wěn)態(tài)材料，對(duì)溫度、振動(dòng)、光照、磁場(chǎng)和氣氛等環(huán)境因素特別敏感，有可能在常溫下自行長(zhǎng)大，存在易團(tuán)聚、易氧化、與其他材料復(fù)合時(shí)相溶性差的問(wèn)題，這將使納米金屬材料固有性能不能得到充分或完全發(fā)揮。將納米銀材料使用于聚乙烯、聚丙烯等材料或是聚氯乙烯等聚合物中，其在共混過(guò)程中極易發(fā)生團(tuán)聚，從而導(dǎo)致納米銀材料性能不能得到充分發(fā)揮。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種使納米銀在聚合物中均勻分布的方法，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的某種或某些缺陷。
本發(fā)明提出的一種使納米銀在聚合物中均勻分布的方法，其包括以下步驟：
步驟(1)：配備硝酸銀含量為20-100g/L的銀氨溶液，在銀氨溶液內(nèi)加入聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇形成復(fù)合溶液，其中銀氨溶液、聚乙烯吡咯烷酮以及聚乙烯醇的重量比為4:3:2；
步驟(2)：在步驟(1)的復(fù)合溶液中加入冠醚，冠醚重量比為復(fù)合溶液的40-50％；
步驟(3)：在步驟(2)的復(fù)合溶液中加入重量比為復(fù)合溶液的30％的檸檬酸鈉，得到納米銀溶液；
步驟(4)：在步驟(3)納米銀溶液中加入的重量比為納米銀溶液的40％的瓊脂，并加入重量比為瓊脂質(zhì)量的3-4倍去離子水，充分混合，形成糊狀納米銀；
步驟(5)：將步驟(4)中形成的糊狀納米銀先在-10℃的溫度下冷凍0.5h，然后在室溫中放置2h，再在70-80℃的溫度下放置10-20min；
步驟(6)：將步驟(5)處理后的納米銀經(jīng)紫外線的照射20-25min，得到納米銀溶膠；
步驟(7)：在步驟(6)得到的納米銀溶膠中加入硫醇和淀粉，使混合物在超聲波分散作用下，攪拌均勻，其中納米銀溶膠、硫醇以及淀粉的重量比為3:2:1；
步驟(8)將步驟(7)攪拌后的混合物密封避光且在溫度為10-15℃的環(huán)境中放置45-60天后經(jīng)離心分離、真空干燥、研磨得到納米銀粉末；
步驟(9)將步驟(8)得到的納米銀粉末均勻混合在聚合物中。
本工藝方法中通過(guò)還原法制得納米銀，其在制備過(guò)程中，首先在還原納米銀之前先通過(guò)冠醚和檸檬酸鈉，檸檬酸鈉作為含有堿金屬的還原劑，使冠醚和堿金屬離子形成穩(wěn)定的配合物，拉開(kāi)納米銀體系中正負(fù)電荷之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米銀溶液的預(yù)處理，使其分散性能提高，減小團(tuán)聚現(xiàn)象。然后通過(guò)瓊脂均相水解生成為還原性單糖，實(shí)現(xiàn)均相可控的納米銀還原生成，同時(shí)使得瓊脂充當(dāng)納米銀的保護(hù)劑，阻止納米銀的團(tuán)聚，所得納米銀分散良好，粒子形狀規(guī)整，在將還原后的納米銀經(jīng)過(guò)低溫、高溫相繼處理，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織得到分散，破壞其團(tuán)聚性能；最后在經(jīng)過(guò)紫外線照射后得到納米銀溶膠，并且在納米銀溶膠中加入硫醇和淀粉，使其表面形成非極性的基團(tuán)，且在一定程度上阻止銀納米顆粒移動(dòng)，以保證在聚合物中充分混合后，納米銀能夠均勻混合，且不易出現(xiàn)團(tuán)聚、沉淀現(xiàn)象。
作為優(yōu)選，步驟(8)中在80～100℃下真空干燥4～6h。
作為優(yōu)選，步驟(7)中超聲處理為在工作頻率為30-40kHz的超聲反應(yīng)釜中用150r/min的低速攪拌。
作為優(yōu)選，步驟(9)中聚合物為聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋而并非限定。
實(shí)施例1
一種使納米銀在聚合物中均勻分布的方法，其包括以下步驟：
步驟(1)：配備硝酸銀含量為20-100g/L的銀氨溶液，在銀氨溶液內(nèi)加入聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇形成復(fù)合溶液，其中銀氨溶液、聚乙烯吡咯烷酮以及聚乙烯醇的重量比為4:3:2；在將銀氨溶液還原成納米銀溶液之前在銀氨溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇，使銀離子被聚乙烯吡咯烷酮包圍，并被聚乙烯吡咯烷酮的長(zhǎng)鏈隔開(kāi)，避免了銀納米顆粒聚沉，同時(shí)聚乙烯吡咯烷酮作為表面活性劑能有效控制納米銀的粒徑大小，從而起到有效防止納米銀顆粒團(tuán)聚。
步驟(2)：在步驟(1)的復(fù)合溶液中加入冠醚，冠醚重量比為復(fù)合溶液的40-50％；
步驟(3)：在步驟(2)的復(fù)合溶液中加入重量比為復(fù)合溶液的30％的檸檬酸鈉，得到納米銀溶液；
步驟(2)和步驟(3)中在復(fù)合溶液中加入冠醚。冠醚具有疏水的外部骨架和親水的可以和金屬離子成鍵的內(nèi)腔，同時(shí)還能夠與檸檬酸鈉形成穩(wěn)定的配合物，一方面使反應(yīng)體系中游離的或裸露的還原負(fù)離子具有更高的反應(yīng)活性，另一方面還能使堿金屬陽(yáng)離子被冠醚包覆于內(nèi)腔內(nèi)，由此便拉開(kāi)納米銀體系中正負(fù)電荷之間的距離，使得納米銀能夠穩(wěn)定分散于水溶液中，不易團(tuán)聚，易于保存。
步驟(4)：在步驟(3)納米銀溶液中加入的重量比為納米銀溶液的40％的瓊脂，并加入重量比為瓊脂質(zhì)量的3-4倍去離子水，充分混合，形成糊狀納米銀；瓊脂能夠充當(dāng)納米銀的保護(hù)劑，阻止納米銀的團(tuán)聚，進(jìn)一步提高納米銀的分散性能，并且使納米銀粒子形狀更加規(guī)整。
步驟(5)：將步驟(4)中形成的糊狀納米銀先在-10℃的溫度下冷凍0.5h，然后在室溫中放置2h，再在70-80℃的溫度下放置10-20min；通過(guò)糊狀納米銀先冷凍，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到一定的分散，再在室溫中靜置，然后在相對(duì)室溫較高的環(huán)境中干燥，從而使得納米銀內(nèi)部化學(xué)組織產(chǎn)生變化，分散性能得到進(jìn)一步提高。
步驟(6)：將步驟(5)處理后的納米銀經(jīng)紫外線的照射20-25min，得到納米銀溶膠；
步驟(7)：在步驟(6)得到的納米銀溶膠中加入硫醇和淀粉，使混合物在工作頻率為30-40kHz的超聲反應(yīng)釜中用150r/min的低速攪拌均勻，實(shí)現(xiàn)超聲波分散作用，其中納米銀溶膠、硫醇與淀粉的重量比為3:2:1；
將納米銀在紫外光的作用下，使其最終形成穩(wěn)定的納米銀溶液，此時(shí)其化學(xué)性能基本保持不變，此時(shí)在該溶液中加入硫醇和淀粉，使得巰基與納米銀反應(yīng)，在納米銀表面形成穩(wěn)定的烷基硫醇銀相，使納米銀粉表面形成非極性的基團(tuán)，從而改善納米銀的親水性，提高改性納米銀粉在水溶液中的的分散能力。而加入的淀粉能增大反應(yīng)液黏度，使反應(yīng)過(guò)程中生成的銀納米顆粒在反應(yīng)溶液中的移動(dòng)受限，從而有效抑制納米銀團(tuán)聚。
步驟(8)將步驟(7)攪拌后的混合物密封避光且在溫度為10-15℃的環(huán)境中放置45-60天后經(jīng)離心分離、80～100℃下真空干燥4～6h、研磨得到納米銀粉末，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間常溫常壓避光放置，使得混合物中的銀團(tuán)簇、銀離子、氫氧基、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙烯吡咯
烷酮與銀的配合物在比例上達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而有效改善所制得的納米銀粉末性能，加強(qiáng)其抗菌、殺菌性能。
步驟(9)將步驟(8)得到的納米銀粉末均勻混合在聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中。
實(shí)驗(yàn)證明，采用本實(shí)施例中的工藝所制得的納米銀在聚合物中混合時(shí)不易團(tuán)聚，分散性能良好，能均勻分布于聚合物中，即使將其靜置1年后仍未發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，體系中也未產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象。
以上示意性地對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的方案及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。