[发明专利]一种羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料纳米领域，具体涉及一种羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的制备方法。

背景技术

羧基聚合铜酞菁(O-CuPc)分散于电致伸缩性聚合物基体(P(VDF-TrFE))中不仅可以保持聚合物基体良好的柔韧性，还可使基体获得较高的介电常数的同时在较低的驱动电场(13MV/m)中具有较高的弹性能量密度(Zhang Q M，Li H F，Poh M，et al.An all-organic composite actuator material with a high dielectric constant[J].Nature(London)，2002，419：284-287)。

但是目前填充于电活性聚合物中的O-CuPc粉体接近于微米尺度，不仅限制复合材料薄膜的厚度，而且与基体的兼容性并不是很好，不能很好地分散于聚合物基体中，还会引起填料在基体中的聚集而在聚合物基体中形成导电通道，进而影响复合材料的介电性能。而关于纳米级O-CuPc的研究鲜有报道。

目前，酞菁类纳米粒子的制备主要采用液液直接沉淀法。如中国专利95117928.4公开了通过将酞菁的浓硫酸溶液滴入含有表面活性剂、高分子保护剂或分散剂、水溶性有机溶剂的水溶液中，制备酞菁化合物的纳米颗粒并防止其进一步团聚。但因使用强腐蚀性的浓硫酸，操作不安全；同时加入的稳定剂种类过多，不易得到纯净的纳米粉体；又因后处理工艺复杂、周期长，成本高，不适用于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种工艺简单、操作安全、周期较短，成本低廉的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的制备方法。

本发明所提供的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

1)羧基聚合铜酞菁溶液的制备：在常温下，将羧基聚合铜酞菁的固体溶于浓度为0.005-0.5mol/L的碱溶液中，制得浓度为0.5-10g/L的羧基聚合铜酞菁溶液；

2)表面活性剂分散液的制备：在机械搅拌下，将表面活性剂溶于浓度为0.1-5mol/L的酸溶液中，制得浓度为0.1-5g/L的表面活性剂分散液；

3)将步骤2)中制备的表面活性剂分散液置于冰水浴中，并在机械搅拌或超声震荡或机械搅拌与超声震荡同时进行的条件下，按每秒40ul-每7秒40ul的速度滴加步骤1)中制备的羧基聚合铜酞菁溶液；表面活性剂分散液和羧基聚合酞菁溶液的体积比为40-3∶1，再经生物透析得到均匀分散稳定的透明胶体溶液；

4)胶体溶液的后处理：在步骤3)中得到的胶体溶液中加入破乳剂进行破乳后，静置、沉淀、离心、洗涤、冷冻干燥，得到粒径为2.0-45nm的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒。

其中，步骤1)中所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

步骤2)中所述的表面活性剂选自非离子型表面活性剂或离子型表面活性剂。其中，所述的非离子型表面活性剂为聚乙二醇单甲醚(MPEG)或聚乙二醇(PEG)；离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)。

步骤2)中所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸。

步骤4)中针对步骤3)中所选用的表面活性剂的不同而加入不同的破乳剂。对于非离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂选用丙酮或乙醇；对于阴离子型表面活性剂选用稀盐类物质例如：氯化钠、氯化钾或硝酸钠。

本发明具有以下有益效果：

1)采用本发明方法制备羧基聚合铜酞菁纳米颗粒时，纳米粒子的粒径可控，且制备过程中不使用浓硫酸等强腐蚀性溶剂，操作安全，稳定剂用量少，产物的后处理提纯简单，周期短。

2)将本发明所制备的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒填充于电活性聚合物基体中时，复合薄膜的厚度小，且羧基聚合铜酞菁纳米颗粒与基体的兼容性好，羧基聚合铜酞菁纳米颗粒与基体间的交换耦合效应可以显著提高复合薄膜的介电和电机响应性。

附图说明

图1、实施例1制备的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的透射电镜照片(a)及其粒径分布图(b)。

图2、实施例2制备的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的高倍透射电镜照片(a)及其粒径分布图(b)。

图3、实施例1制备的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的透射电镜照片(a)和实施例5制备的羧基聚合铜酞菁纳米颗粒的透射电镜照片(b)。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施方式