[发明专利]一种二氧化硅-银纳米复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种二氧化硅‑银纳米复合材料的制备方法及应用，本发明首先通过SiNPs和含氨基硅烷偶联剂的取代反应制备得到SiNPs‑NH₂，再通过表面引发的RAFT聚合，用pQA修饰了SiNPs的表面；最后通过在所述pQA接枝的SiNPs中添加AgNO₃，快速形成了AgBr纳米颗粒，然后通过原位嵌入的方式均匀分布在SiNPs‑pQA的壳中，制备得到二氧化硅‑银纳米复合材料。整个制备过程中，没有使用任何的表面活性剂或稳定剂，从而有效防止了传统技术中，表面活性剂难以去除，可能引起毒性的不足。同时，本发明的二氧化硅‑银纳米复合材料可应用制备复合树脂或抗菌复合材料中。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种二氧化硅-银纳米复合材料的制备方法及应用。

背景技术

有机/无机杂化材料已在光电器件、高性能复合材料、催化剂、生物医学器件等领域拥有广阔的应用前景。在各种无机材料中，二氧化硅纳米颗粒(SiNPs)由于其独特的特性(例如容易且低成本的合成，明确定义的尺寸以及用于表面功能化的多种硅烷化等)而占据了重要位置。在复合材料牙科修复领域中，二氧化硅纳米颗粒被用作安全和生物相容性添加剂，与市售基质树脂混合并共聚，这是SiNPs最成功的应用之一。SiNPs的添加可以大大降低聚合引起的收缩应力，提高表面韧性并增强复合材料的机械强度。当在复合物中使用相对大量的SiNPs(20wt％)时，SiNPs在基体树脂中的分散性成为控制复合树脂聚合性能的重要参数。改善SiNPs在基体树脂中的分散性的最有效策略之一是用可聚合有机分子功能化SiNPs的表面，该有机分子可以通过硅烷偶联剂在基体网络上共价连接。另外，某些与基体树脂具有强物理相互作用(例如氢键)的纳米粒子表面接枝聚合物也可用于改善SiNPs的分散性。

除了分散性以外，考虑到复发性龋齿是最常见的传染病之一，复合材料的抗菌要求也作为牙科修复中的另一个重要问题，引起了研究人员的关注。虽然已经尝试将各种抗生素混入复合物中，但是抗生素的耐药性严重限制了它们的长期使用。银基纳米材料对多种细菌、病毒和真菌(包括抗药性菌株)具有很强的抗菌活性，已被学术界广泛接受。有学者提出，银纳米材料的抑菌作用是基于银纳米颗粒的暴露，即可能会在细菌的细胞质膜中积聚，从而导致通透性和细胞死亡的显着增加，或者归因于Ag+的释放。

尽管已经有一些方法通过将银纳米颗粒锚固在SiNPs表面或通过将银纳米颗粒嵌入SiNPs的“核”中来制备抗菌“二氧化硅-银纳米”复合材料，但先前的方法都集中在通过在封端剂或表面活性剂的存在下将银离子络合物还原为胶体银来合成银纳米颗粒。然而，表面活性剂不容易从体系中除去，并可能引起毒性。因此，有必要研发一种无需使用任何表面活性剂或稳定剂即可制造“二氧化硅-银纳米”复合材料的简便方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种二氧化硅-银纳米复合材料的制备方法，制备时无需使用任何表面活性剂或稳定剂，所制备得到的二氧化硅-银纳米复合材料可均匀嵌入光固化树脂中，制备出具有长久抗菌效果的复合材料。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种二氧化硅-银纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、先在氨气的催化作用下，通过水解正硅酸乙酯的溶胶-凝胶工艺制备了二氧化硅纳米颗粒(SiNPs)，然后于惰性气体的保护下在溶剂中与含氨基硅烷偶联剂进行取代反应，经冷却、沉降和离心后获得氨基改性的二氧化硅纳米颗粒(SiNPs-NH₂)；

S2、将氨基改性的二氧化硅纳米颗粒和三硫代碳酸酯型RAFT链转移剂发生取代反应后，在水浴超声处理下将其分散在包含可聚合季铵盐和甲基丙烯酸酯类单体的溶液中，并加入引发剂，经多次“液氮冷却-抽真空-解冻”循环后在惰性气体的保护下密封聚合，最后经冷却、离心、重悬浮、洗涤和干燥后获得季铵盐共聚物接枝的二氧化硅纳米颗粒(SiNPs-pQA)；