1、 毕业设计 开题报告 高分子材料与工程 pH敏感性聚合物互穿网络负载纳米银的制备 一、选题的背景、意义 最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是美国著名科学家，诺贝尔奖金获得者查理德 费因曼（ Richard P Feynman）。 1959年他在一次著名的演讲中曾经这样说： “如果人类能够再原子 /分子的尺度上来加工材料，制备装置，我们将有许多激动人心的发现 ”。几十年后，纳米材料成为当今研究最为活跃的前沿领域之一。 第一个对其有所认识并引用纳米概念的是日本科学家，他们在 20世纪 70年代用蒸发法制备超微离子，并 通过研究它的性能发现；磁性材料如铁钴合金，把它做成大约 20-30nm大小，它的
2、磁性要比原来高 1000倍。 80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料1 。 随着电子工业的高速发展，银浆作为制造与开发电子元器件，厚膜混，电路和触摸元件的基础材料，引起美国，日本和一些西欧国家和地区的重视，因此许多公司都致力于超细银粉的研制和开发，建立了质量与成本有竞争力的高技术产业。世界生产银粉的有名的企业拥有的技术设备先进，生产的银粉品种齐全 ，性能优良，其中最著名的有美国的 Metz公司，Demetron公司和 Degussa公司。目前世界银浆料的需求量在每年 4000吨以上，产值 100亿美元。 我国银粉的研究和开发起于六十年代初，银粉的最重要的用途就是作为电子浆料的基本材料
3、，当时主要研制一些国外禁止出口的军用浆料 ； 八，九十年代进入快速发展阶段，在这期间政府投入大，许多科研单位如昆明贵金属研究所和北京有色金属研究总院等参与了银粉的制备技术研究，并生产处了许多系列的银粉，添补了国内空白。目前国内已经研制开发的银浆有轿车玻璃热线银浆，真空荧光显示屏用银浆 ，固体担电容器专用银浆，半导体陶瓷电容器专用银浆，压敏电阻器用银导体浆料，压电蜂鸣片银浆，实用于金属与非金属间相互粘合的银导电胶，适用于低温固化用银浆料，适用于正温度系数的热敏电阻器用于温银浆，用于压电陶瓷谐振器，滤波器等领域的高温银浆，用于单晶硅或多晶硅太阳能电池的背电极银浆和银铝浆，用于厚膜混合集成电路多层布
4、线和元器件电极的银靶浆料，用作薄膜开关等领域的聚合物浆料等。目前，虽然生产银粉的厂家很多，但品种全，质量好的不多，跟世界发达国家相比，我过生产的银粉品种和系列还不是很全，性能也存在一定的差距。而且我 国的银粉自动化生产方面远远落后于先进国家，难于大批量生产。所以我们有必要继续研究纳米银的制备新技术和新工艺，从而提高其产量和质量；研究其性能与微观结构（形态，粒子等）的关系；研究如何使其在必要的后处理或使用过程中保持结构与性能的稳定性等。 二、相关研究的最新成果及动态 银，属元素周期表 1类副族元素，相对原子质量 107.870，熔点 960.8摄氏度，沸点 2210摄氏度，密度 10.498g/
5、立方厘米。纯银为银白色，具有面心立方晶格，它能与任何比例的金或铜形成合金。银具有极好的延展性，仅次于金，在所有金属中居第 二位。银具有良好的导电性，在所有的金属元素中，以银的导电性最好。银有消除毒性的功能。银具有较高的化学稳定性，常温不与氧反应，所以银在自然界中能以单质银存在。 银时贵金属中较为常见也是相对廉价的一种，由于它的优异的物理和化学性质，成为物理，化学，材料等科学领域研究的热点，同时也得到了广泛的应用。纳米银做为纳米材料的一种，也具备这些性质。 由天津大学王虹老师编导的纳米银胶体的制备和表征论题中，他们的试验以硝酸银为前躯体，鞣酸为还原剂和保护剂，制备了稳定的纳米银胶体，颗粒为球形或
6、者类球形，单分散性好。鞣酸式一种植 物提取物，广泛存在于各种植物中，五倍子中含量很大，是一种天然绿色原料，对环境好，无污染。同时，鞣酸的双重身份体系在保证稳定性的前提下，省却了大分子保护剂，简化了试验操作，净化了产品，研究结果为纳米银的绿色合成与制备提供了又价值的信息。 该方法工艺条件易控制，设备要求相对不高，生产速度快，产率高，便于工业化大规模生产。本实验以硝酸银为原料，鞣酸为还原剂和保护剂，控制反应条件，制备出了球形，分散性和稳定性好，粒度可控的纳米银溶胶，同时原料对环境无害，生产过程中杂质少，符合环境友好的要求。 该方法也有一定的缺点。 首先，产品稳定性不好，容易团聚，重复性差。其次，为
7、防止纳米银颗粒的团聚，往往要向体系中加入大分子保护剂，这样虽有利于体系稳定，但是也增加了杂质，给后续处理和应用带来不便。 随着人们对生活环境的关注，环境意识的增强，近年来，发展绿色化工的呼声一浪高过一浪。各国纷纷采取行动甚至出台相关法律限制对环境污染严重的化工产品的生产。面对资源，能源和环境的挑战，上个世纪末四百多名世界著名化学化工专家共同提出发展绿色化学与化工概念，并确定了资源，能源消耗最小化，零污染，产品可回收循环利用等十二条原则。纳米材料生产技术作为一 项新兴的高新技术，不应该走传统化工产品生产那种先污染，后治理的老路，应该从一开始就大力发展对环境没有污染的绿色环保的纳米银制备工艺，着眼
8、未来，走出一条可持续发展的道路。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法、技术路线及研究难点，预期达到的目标 本文研究纳米银的制备，研究方法如下： 通过在碱性溶液中葡聚糖上的 -OH 与 N,N-亚甲基双丙烯酰胺 (MBA)中的双键的亲电加成反应，将葡聚糖分子连接起来，得到葡聚糖凝胶，具体过程如下：称取 0.2葡聚糖 (Mw=20，000)于烧杯中，加入 5ml蒸馏水滴加 甲基丙烯酸 溶液 4到 5滴并充分搅拌，使其完全溶解。加入 N-异丙基丙烯酰胺 1g。分别加入一定量的交联剂 MBA（ 0.1， 0.2g），加入 4mg 引发剂 KPS（过硫酸钾），抽入一次性针筒中，室温下放置一定的时间使其
9、充分交联 (若放置时间太长，生成的凝胶又会溶解 )。 四、论文详细工作进度和安排 1.2010年 11 月 23日 2010年 12月 30日：完成文献资料的检索和整理。 2.2011年 1月 1日 2011年 2月 28日：完成实验的前期准备工作。 3.2011年 3月 1日 2011年 4月 30日：基本完成论文所需的实验工作。 4.2011年 5月 1日 2011年 6月 10日：完成论文的写作及答辩。 五、主要参考文献 1 冯绪胜 ， 刘洪国 ， 郝京诚等 .胶体化学 ，北京： 化学工业出版社 ， 2005： 143 2张庆敏 李 彦 黄福志 顾镇南 北京大学化学与分子工程学院 3王永康，王立，纳米材料科学与技术，杭州：浙江大学出版社， 2002,7-8 4顾宁，付得刚，纳米技术与应用，北京：人民邮电出版社， 2002 26-28 5张文征，张羽天，载银抗菌材料的研究与开发，化工新型材料 1997 20-22 6曾戊，石智敏，纳米银粒子 /有机溶剂的界面作用 ，分散性及光学性能，材料科学研究学报 2001 10（ 6） 654-658 7熊金钮，徐国财，纳米银粉的制备及表征，金属功能材料， 2004 11（ 2）： 8张庆敏 李 彦 黄福志 顾镇南 聚氧乙烯类表面活性剂体系中银纳纳米颗粒的合成
