CN101717522B - 具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料的制备方法，首先按质量份数，在100份的蒸馏水中加入5～15份的聚乙烯醇，搅拌使聚乙烯醇充分溶解得PVA溶液；然后称取聚乙烯醇质量的20～60％的硝酸银，用少许蒸馏水使其溶化，得AgNO3溶液；将AgNO3溶液与PVA溶液混合，进一步搅拌均匀，得混合胶体，接着将混合胶体均匀地涂在基板上成膜，最后将覆有膜的基板避光干燥6～72小时，即制得在155～165℃温度范围内具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合高分子材料的制备方法，特别涉及一种在特定温度范围下具有电阻突变特性的高分子薄膜材料的制备方法。
背景技术
近年来，人们对高分子材料的研究由传统的高分子材料转变为新型的高分子材料，也即通过在高分子材料中引入导电的纳米金属材料来改变高分子材料的导电特性。目前，已经发现有很多种半导体性能的高分子材料，其导电性能优异，但由于其成型及其制备方面的困难，很难应用到电子领域。而聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性好，易降解的环境友好材料，具有易成型等优点，使其具有良好应用潜能。
目前很多研究者研究的重点是将AgNO3引入到PVA中，通过热处理、紫外光辐射、伽马光辐射等方法，制备纳米银颗粒。最为人们熟知的就是银的杀菌方面的用途。将硝酸银引入到PVA中，它能与PVA的羟基交联，当紫外光光照或加热处理时，会在PVA的表面产生大量的纳米银粒子。银离子能强烈的吸引细菌体中酶蛋白，使蛋白酶凝固并破坏DNA，令细菌丧失代谢繁殖的能力，起到杀灭细菌的作用。如中国专利00111404就是利用银的杀菌作用，使其高度分散在水溶性的PVA中，获得一种杀菌效率为100％抗菌剂。
另外将银引进到PVA中，主要制备纳米银以及Ag在PVA中形态学的研究。如中国专利200410015789，在制备纳米银粒子时引入聚乙烯醇，利用PVA的亲水性的表面活性剂作用，它能有效控制银粒子晶核的生长速度以及控颗粒尺寸，制备出了纳米银颗粒。有关PVA/AgNO3材料的导电性能研究很少，而且这些方法制备的PVA/AgNO3材料导电性能不佳，材料的最小电阻率为107Ω·cm；其电阻率(或电导率)与绝对温度的倒数成线性关系。有关在一定温度范围内电有突变的PVA/AgNO3材料几乎没有报道和研究。
有电阻突变性能的材料主要是氧化钒基陶瓷，其电阻在65～70℃发生突变，并降低3～4个数量级，可用于控温、报警和过热保护。如中国专利200810033032利用二氧化钒的相变温度，在低于相变温度时，红外光透过率高，而高于相变温度时红外透过率低，从而用于玻璃，塑料等的表面隔热保温和装饰材料。但二氧化钒的突变温度指标仅仅适用在此低温内。
发明内容
本发明针对目前导电性能不佳的PVA/AgNO3复合高分子材料，以及常用临界温度热敏陶瓷材料所存在的临界温度低的问题，提供一种适于高温范围(155～165℃)内电阻有4～5个数量级突变的PVA/AgNO3复合材料及其制备方法。这种材料的电阻在低于155℃时保持一个相当高的数量级，当达到温度155～165℃时，其电阻急剧降低，发生突变，表现出温度开关特性，从而在该温度范围内实现对温度的报警和过热保护。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)、按质量份数，在100份的蒸馏水中加入5～15份的聚乙烯醇，搅拌使聚乙烯醇充分溶解得PVA溶液，室温静置密封PVA溶液6小时以上；
(2)、称取聚乙烯醇质量的20～60％的硝酸银，用少许蒸馏水使其溶化，得AgNO3溶液；
(3)、将AgNO3溶液与PVA溶液混合，进一步搅拌均匀，得混合胶体，避光室温静置6小时以上；
(4)、采用刮制或者浸渍的方法使静置后的混合胶体均匀地在玻璃或陶瓷基板上成膜，并在室温下避光静置6小时以上；
(5)、将覆有膜的玻璃或陶瓷基板避光干燥6～72小时，即制得在155～165℃温度范围内具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料。
上述制备方法中，所述聚乙烯醇在蒸馏水中溶解温度为80℃。所述避光干燥温度为40～80℃。所述成膜厚度为50～300μm。
本发明利用AgNO3的强氧化性，与PVA的羟基螯合，此螯合物在160℃左右特定温度下分解出银分子。当大量的银分子在材料表面生成，并连接在一起，就能形成导电性能良好的材料。因此，当环境温度低于大量银分子析出的该特定温度时，该材料电阻维持在相当高的数量级，一旦温度达到或高于此温度时，大量的银分子析出并连接成片，使其电阻急剧降低。从而能使该薄膜材料用于高温(155～165℃)下的控温，报警和过热保护。
本发明中通过调整PVA的含量在5～15份之间，以调整PVA胶体溶液的黏度。通过添加不同硝酸银含量(在PVA的20～60％范围内)，可以调整突变后材料电阻的大小。本发明方法具有成本低，易制备，薄膜材料性能优异的特点。
附图说明
图1为本发明实施例9的复合薄膜材料的SEM图。其中图1A、图1B分别为在155℃、165℃热处理10分钟后的SEM图。
图2为本发明实施例9的PVA/AgNO3复合薄膜材料的电阻-温度曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种在155～165℃温度范围内有电阻突变特性的复合高分子薄膜材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)：按表1所列的组成配料称量。每个实施例均称取200ml的蒸馏水，并在水浴中加热蒸馏水至80℃，加入表1中相应质量分数的PVA。将PVA缓慢的加入到蒸馏水中，在80℃保温，并搅拌2小时以上，使PVA充分溶解在蒸馏水中。将不同质量分数的PVA溶液分别装在不同的烧杯中，密封并室温静置6小时以上。
(2)：按照表1所列每个实施例的组分配比称取AgNO3，加入AgNO3质量5倍的蒸馏水到烧杯中，充分溶解AgNO3。
(3)：将每种AgNO3溶液与对应实施例的PVA溶液均匀混合，用玻璃棒搅拌2小时以上，将混合胶体溶液分别放在褐色的试剂瓶中，避光室温放置6小时以上。
(4)：各实施例取适量的混合PVA/AgNO3胶体溶液，采用刮制或者浸渍的方法使PVA/AgNO3混合胶体在玻璃或氧化铝陶瓷基板上成膜，膜的厚度100um左右，避光静置6小时以上。
(5)：将各实施例的膜及基板放入60℃的烘箱中干燥6～72小时。
表1：本发明的薄膜材料配方
按表1配方制得复合高分子薄膜材料在155～165℃温度范围内具有电阻突变特性。各实施例的高分子薄膜材料电阻温度特性参见表2。从表2可看出，长10mm，宽为8mm，厚度约为100um的薄膜试样，低温静态电阻为6.1×108～7.7×108Ω，保持在一个相当高的数量级。对于不同的组成，165℃热处理后，由于金属银颗粒的均匀析出，静态电阻急剧降低为18～670Ω，电阻降低4～5个数量级。从而可实际应用于许多该温度环境的监测、控制与报警。
表2：本发明薄膜材料的电阻温度特性
从图1可看出，在155℃热处理10分钟后有大量直径约为150纳米的银颗粒析出，当在165℃处理10分钟后大量的银颗粒析出，并连接成一片，这样就能形成很好的导电体。本发明材料组成不同，但电阻的急剧变化均发生在155～165℃内，有同样的突变点温度。其中实施例9的材料形成的薄膜电阻的指数函数和温度的关系曲线如图2所示，电阻急剧降低的中间温度可以确定为160℃。
Claims (2)
1.一种具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)、按质量份数，在100份的蒸馏水中加入5～15份的聚乙烯醇，搅拌使聚乙烯醇充分溶解得PVA溶液，室温静置密封PVA溶液6小时以上，其中，聚乙烯醇在蒸馏水中溶解温度为80℃；
(2)、称取聚乙烯醇质量的20～60％的硝酸银，用少许蒸馏水使其溶化，得AgNO3溶液；
(3)、将AgNO3溶液与PVA溶液混合，进一步搅拌均匀，得混合胶体，避光室温静置6小时以上；
(4)、采用刮制或者浸渍的方法使静置后的混合胶体均匀地在玻璃或陶瓷基板上成膜，并在室温下避光静置6小时以上；
(5)、将覆有膜的玻璃或陶瓷基板避光干燥6～72小时，即制得在155～165℃温度范围内具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料，其中，避光干燥温度为40～80℃。
2.如权利要求1所述的具有电阻突变性的复合高分子薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述成膜厚度为50～300μm。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A.Gautam.Synthesis mechanical and I-V characteristics of Ag-PVA nanocomposite films.《Physica status solidi(a)》.2009 |
| A.Gautam.Synthesis, mechanical and I-V characteristics of Ag-PVA nanocomposite films.《Physica status solidi(a)》.2009,第206卷(第7期),1471-1477,第1471页第2节至第1472页第2段. * |
| S.Clémenson et al.Structure and morphology of membranes prepared from polyvinyl alcohol and silver nitrate: influence of the annealing treatment and of the film thickness.《Desalination》.2006,第200卷437-439,第437页第2节第1-2段. * |
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