银纳米流体制备（纳米银的制备及其在聚丙烯酸酯乳液中的应用研究）
银纳米流体制备（纳米银的制备及其在聚丙烯酸酯乳液中的应用研究）研究方法鉴于此，本研究拟采用乙二醇法制备纳米银，并通过物理共混法合成聚丙烯酸酯/纳米银复合乳液，对其成膜的抗菌性能、导电性能及力学性能进行研究，期望获得具有优异抗菌性能和抗静电性能的皮革涂饰剂。研究背景及目的纳米材料具有低密度、高比表面积、形貌丰富以及化学性能优异的特点， 被广泛应用于复合材料。其中，纳米银具有优良的导电性、透光性、柔韧性及抗菌性，可作为导电材料、催化剂、抗菌剂等，在众多领域具有广泛的应用前景。目前，基于纳米银制备功能型复合材料已成为研究热点。如张德锁等利用改性聚酰胺超支化聚合物(PNP)在棉织物中原位控制生成纳米银颗粒，使棉织物具有优异的抗菌性能，其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均在99%以上。郑辉东等采用原位还原法在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合发泡材料表面负载银纳米颗粒，制备具有抗菌持久性的纳米银/EVA复合发泡材料，在洗涤50次后其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌
摘要
以硝酸银、三氯化铁及聚乙烯吡咯烷酮为原料，乙二醇为溶剂成功制备了纳米银，采用扫描电子显微镜(SEM)，X 射线衍射(XRD)及紫外-可见光谱(UV-vis)表征其结构及形貌。同时，采用物理共混法将纳米银引入聚丙烯酸酯乳液中，研究纳米银对聚丙烯酸酯薄膜的抗菌性能、抗静电性能及力学性能的影响。为了优化复合乳液的制备工艺，进一步考察了纳米银的形貌及用量对聚丙烯酸酯薄膜各项性能的影响。结果表明：所制备的纳米银为纳米颗粒与纳米线的混合物。获得的聚丙烯酸酯/纳米银复合薄膜的抗菌性能、抗静电性能及抗张强度均有不同程度提升。将反应温度为130 ℃下制得的纳米银引入到聚丙烯酸酯乳液中，成膜后的综合性能最优；且当纳米银用量为5.0%时，相较于纯聚丙烯酸酯薄膜，复合薄膜的抗菌性能提升68.67%，表面电阻率降低2个数量级。
关键词：纳米银；聚丙烯酸酯；抗菌性能；抗静电性能；力学性能
中图分类号 TQ 63 文献标识码 A DOI：10.13536/j.cnki.issn1001-6813. 2019-008-000
研究背景及目的
纳米材料具有低密度、高比表面积、形貌丰富以及化学性能优异的特点， 被广泛应用于复合材料。其中，纳米银具有优良的导电性、透光性、柔韧性及抗菌性，可作为导电材料、催化剂、抗菌剂等，在众多领域具有广泛的应用前景。
目前，基于纳米银制备功能型复合材料已成为研究热点。如张德锁等利用改性聚酰胺超支化聚合物(PNP)在棉织物中原位控制生成纳米银颗粒，使棉织物具有优异的抗菌性能，其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均在99%以上。郑辉东等采用原位还原法在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合发泡材料表面负载银纳米颗粒，制备具有抗菌持久性的纳米银/EVA复合发泡材料，在洗涤50次后其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别可达98%和99%以上。Liu等采用原位自由基还原法，以漆酚和AgNO₃为原料，在紫外光照射下制备了聚漆酚/银(PU/Ag)复合导电涂料。当紫外光照射时间为90 s，所添加纳米银的质量分数为23.8%时，PU/Ag复合薄膜的表面电阻率达到0.26 Ω。
鉴于此，本研究拟采用乙二醇法制备纳米银，并通过物理共混法合成聚丙烯酸酯/纳米银复合乳液，对其成膜的抗菌性能、导电性能及力学性能进行研究，期望获得具有优异抗菌性能和抗静电性能的皮革涂饰剂。
研究方法
将AgNO₃和PVP溶于100 mL乙二醇中并在45kHz和300 W的条件下超声处理20 min，获得透明的浅茶色溶液。再加入0.6 mmol/L的FeCl₃溶液，搅拌至均匀；将上述混合液转入三口烧瓶中，在一定温度下反应3.5 h，最后将反应物冷却至室温，出料，离心、醇洗数次后得到纳米银，将其保存在乙醇溶液中以备后续试验使用。
将制备的纳米银超声分散于20 g蒸馏水中，得到纳米银的悬浮液，将其与40 g聚丙烯酸酯乳液在80 ℃共混5 h，即得聚丙烯酸酯/纳米银复合乳液。最后，将40 g聚丙烯酸酯/纳米银复合乳液倒入边长为130 mm×130 mm的聚四氟乙烯成膜板中，室温下自然干燥成膜(简称复合薄膜)。其中，聚丙烯酸酯乳液的固含量为33%，纳米银用量根据聚丙烯酸酯乳液的固含量计算。然后对其形貌进行表征，并对其抗菌性能、抗张强度、断裂伸长率等性能进行测试。
研究结论
(1)采用乙二醇法成功制备了含纳米颗粒与纳米线的纳米银。
(2)采用物理共混法将纳米银引入聚丙烯酸酯薄膜中，一方面，纳米银颗粒的存在使得银离子易于溶出，抑制细菌的生长；另一方面，纳米银线可在聚丙烯酸酯基体中相互交叉，形成“网状”导电通路。因此，复合薄膜的抗菌性能、导电性能及力学性能均有所提升。
作者介绍
鲍艳 高璐 聂可
基金项目：国家自然科学基金(编号：21878181)，陕西省重点研发计划(编号：2018ZDXM-GY-118)
第一作者简介：鲍艳(1981-)，女，博士，教授，baoyan@sust.edu.cn，主要从事有机/无机复合材料的研究
