一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法及其制備方法，包括以下步驟：步驟1）：原材料的純化；步驟2）：聚苯乙烯納米球的合成，經處理過的苯乙烯與超純水混合于四口燒瓶中，在氮氣保護下，加熱至70-80℃攪拌30分鐘，之后加入引發劑溶液并反應5-12小時，其中，苯乙烯和引發劑的濃度分別是：苯乙烯0.5-0.9mM、引發劑1.8-2.8mM；步驟3）：聚苯乙烯納米球反應后的處理。本發明得到的聚苯乙烯納米球不僅粒徑均勻可控、密度高而且成膜均勻，比較出色的滿足了新型絨面導電玻璃的應用要求，而且該合成方法操作簡單，大大縮短操作時間，沒有使用特殊的原材料，對環境無污染，并且成本較低，適用于大規模化的生產制備。
【專利說明】一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料制備領域，具體涉及一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法。
【背景技術】
[0002]透明導電玻璃是指在普通平板玻璃上的一面鍍有透明導電薄膜，從而使整個玻璃具有透明和導電雙重性能的特殊玻璃。透明導電玻璃應用于薄膜太陽能電池行業，常用作電池的透明電極和基板。透明導電玻璃的成本占薄膜電池成本的30%左右，所以如何生產出性能良好價格低廉的透明導電玻璃，已經成為薄膜太陽能電池生產的關鍵之一。
[0003]為增強光伏薄膜電池的光吸收，導電玻璃的透明導電膜需要具有納米尺度的絨度，即不平整度，使得光在入射時發生漫散射(通常通過霧度值來測量)，增加光在電池內部傳輸的光程。一種新型的U型絨面導電玻璃需要用浸鍍的方法將納米球吸附于普通透明導電膜表面作為掩膜，再通過磁控濺射在納米球間隙增加透明導電膜厚度，最后除去納米球以得到納米級U形絨面導電玻璃(如圖1所示)。
[0004]納米球的選用是U形絨面導電玻璃的技術核心之一，而國內外市場上能夠滿足微球粒徑均一、可控而且成膜均勻、密度高的生產商屈指可數。單分散納米球的售價之高也使得U形絨面導電玻璃的生產成本難以降低。
[0005]目前，相對較多的用于制備聚苯乙烯納/微米球的方法有:分散聚合法，乳液聚合法，種子溶脹聚合法等。種子溶脹聚合法由于其步驟繁瑣、條件苛刻和耗時冗長，不利于工業化生產；應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球粒徑一般要求在納米級(少量微米級)，而分散聚合發和乳液聚合法制得的該產品粒徑過大。因此，市面上只存在極少量的能滿足要求的聚苯乙烯納米球，而其較高的售價直接導致了新型絨面導電玻璃的生產成本大大增加。
【發明內容】
[0006]為了滿足新型U型絨面導電玻璃的工藝要求，同時為市場提供更多可選擇的、性能良好、價格低廉的聚苯乙烯納米球，本發明提供了一種針對應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，步驟I):原材料的純化，將苯乙烯用5wt%的氫氧化鈉水溶液除去阻聚劑，之后用超純水洗至中性，再經無水硫酸鎂進行脫水，最后進行減壓蒸餾后置于冰箱備用，引發劑通過超純水二次重結晶后經室溫真空干燥得到純化后的引發劑；步驟2):聚苯乙烯納米球的合成，經處理過的苯乙烯與超純水混合于四口燒瓶中，在氮氣保護下，加熱至70-80°C攪拌30分鐘，之后加入引發劑溶液并反應5-12小時，其中，苯乙烯和引發劑的濃度分別是:苯乙烯0.5-0.9mM、引發劑1.8-2.8mM ;步驟3):反應結束后，將納米球原液冷卻至室溫，用高速離心的方法獲得沉淀物，再經一系列處理后，將沉淀物加入溶劑稀釋至納米球的質量分數為5-15%，即得到粒徑為300-600nm，滿足特定應用的聚苯乙烯納米球懸浮液。
[0008]在上述一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法中，步驟I)中所述引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
[0009]在上述一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法中，步驟2)在水與苯乙烯混合后，可進行超聲波乳化過程。
[0010]在上述一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法中，步驟2)中可另外加入丙烯酸與苯乙烯進行共聚，其含量為10-15mM。
[0011]在上述一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法中，步驟2)中可加入氯化鈉優化聚合進程，以得到更大的粒徑，其含量為3-16mM。
[0012]在上述一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法中，步驟3)中可增加超聲波破碎分散和過濾操作，以減少溶液中微球團聚現象、有利于實現溶液單分散效果，從而進一步提高納米球在導電膜上吸附的均勻性。
[0013]本發明提供的方法生產的聚苯乙烯納米球形狀規則飽滿，粒徑均勻一致，后處理簡單，能較完美地滿足新型絨面導電玻璃的應用要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為聚苯乙烯納米球在新型絨面導電玻璃中作用示意圖；
[0015]圖2為聚苯乙烯納米球制備反應原理示意圖；
[0016]圖3為實施例1所得聚苯乙烯納米球的SEM照片；
[0017]圖4為實施例2所得聚苯乙烯納米球的SEM照片；
[0018]圖5為實施例3所得聚苯乙烯納米球的SEM照片；
[0019]圖6為實施例4所得聚苯乙烯納米球的SEM照片；
[0020]圖7為將制得的聚苯乙烯納米納米球應用于新型絨面導電玻璃AFM圖；
[0021]圖8為將制得的聚苯乙烯納米納米球應用于新型絨面導電玻璃AFM圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明采用無皂乳液 聚合法，并且針對新型絨面導電玻璃的應用，對合成工藝做了一些針對性的調整。它不僅克服了其它常規合成法操作復雜，耗時冗長，設備昂貴和使用有機溶劑污染環境危害健康等問題，同時通過該方法生產的聚苯乙烯納米球形狀規則飽滿，粒徑均勻一致，后處理簡單，能較完美地滿足新型絨面導電玻璃的應用要求。
[0023]本發明公開了一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法。本發明以苯乙烯為單體，采用無皂乳液聚合法，制備出聚苯乙烯納米球。包括以下步驟:步驟O:原材料的純化，將苯乙烯用5被％的氫氧化鈉水溶液除去阻聚劑，之后用超純水洗至中性，再經無水硫酸鎂進行脫水，最后進行減壓蒸餾后置于冰箱備用，引發劑通過超純水二次重結晶后經室溫真空干燥得到純化后的引發劑；步驟2):聚苯乙烯納米球的合成，經處理過的苯乙烯與超純水混合于四口燒瓶中，在氮氣保護下，加熱至70-80°C攪拌30分鐘，之后加入引發劑溶液并反應5-12小時，其中，苯乙烯和引發劑的濃度分別是:苯乙烯0.5-0.9mM、引發劑1.8-2.8mM ;步驟3):反應結束后，將納米球原液冷卻至室溫，用高速離心的方法獲得沉淀物，再經一系列處理后，將沉淀物加入溶劑稀釋至納米球的質量分數為5-15%，即得到粒徑為300-600nm，滿足特定應用的聚苯乙烯納米球懸浮液。
[0024]在步驟I)中引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
[0025]在步驟2)在水與苯乙烯混合后，可進行超聲波乳化過程。
[0026]在步驟2)中可另外加入丙烯酸與苯乙烯進行共聚，其含量為10_15mM。
[0027]在步驟2)中可加入氯化鈉優化聚合進程，以得到更大的粒徑，其含量為3_16mM。
[0028]在步驟3)中可增加超聲波破碎分散和過濾操作，以減少溶液中微球團聚現象、有利于實現溶液單分散效果，從而進一步提高納米球在導電膜上吸附的均勻性。
[0029]下面結合附圖與實施例就本發明做進一步詳細的描述:
[0030]實施例1:
[0031]將1400mL水和156mL苯乙烯依次加至四口燒瓶中；混合攪拌并通入氮氣、同時水浴加熱升溫至80°C ;恒溫30min后加入過硫酸鉀溶液(0.95g過硫酸鉀/44mL水),在80°C下反應12小時；反應完成冷卻后，離心機在SOOOrpm的條件下對反應原液離心20min，之后倒去上層清液并重復離心操 作4次；用超聲波破碎儀將微球溶液超聲分散處理20min ;將超聲處理后的納米球懸浮液稀釋至所需要的濃度。圖3為實施例1所制得聚苯乙烯納米球的SEM照片。
[0032]實施例2:
[0033]將1400mL水、少量丙烯酸溶液和179mL苯乙烯依次加至四口燒瓶中；混合攪拌并通入氮氣、同時水浴加熱升溫至80°C ;恒溫30min后加入過硫酸鉀溶液(0.95g過硫酸鉀/44mL水)，在80°C下反應7小時；反應完成冷卻后，離心機在SOOOrpm的條件下對反應原液離心20min，之后倒去上層清液并重復離心操作4次；用超聲波破碎儀將微球溶液超聲分散處理20min ;將超聲處理后的納米球懸浮液稀釋至所需要的濃度。圖4為實施例2所制得聚苯乙烯納米球的SEM照片。
[0034]實施例3:
[0035]將1400mL水、氯化鈉水溶液(0.7g氯化鈉/IOml水)和IOOmL苯乙烯依次加至四口燒瓶中；混合攪拌并通入氮氣、同時水浴加熱升溫至75°C;恒溫30min后加入過硫酸鉀溶液(0.95g過硫酸鉀/44mL水)，在80°C下反應7小時；反應完成冷卻后，離心機在8000rpm的條件下對反應原液離心20min，之后倒去上層清液并重復離心操作4次；用超聲波破碎儀將微球溶液超聲分散處理20min ;將超聲處理后的納米球懸浮液稀釋至所需要的濃度。圖5為實施例3所制得聚苯乙烯納米球的SEM照片。
[0036]實施例4:
[0037]將1400mL水、氯化鈉水溶液(0.7g氯化鈉/IOml水)和156mL苯乙烯依次加至四口燒瓶中；混合攪拌并通入氮氣、同時水浴加熱升溫至75°C;恒溫30min后加入過硫酸鉀溶液(0.95g過硫酸鉀/44mL水)，在75°C下反應7小時；反應完成冷卻后，離心機在8000rpm的條件下對反應原液離心20min，之后倒去上層清液并重復離心操作4次；用超聲波破碎儀將微球溶液超聲分散處理20min ;將超聲處理后的納米球懸浮液稀釋至所需要的濃度。圖6為實施例4所制得聚苯乙烯納米球的SEM照片。
[0038]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I):原材料的純化，將苯乙烯用5wt%的氫氧化鈉水溶液除去阻聚劑，之后用超純水洗至中性，再經無水硫酸鎂進行脫水，最后進行減壓蒸餾后置于冰箱備用，引發劑通過超純水二次重結晶后經室溫真空干燥得到純化后的引發劑； 步驟2):聚苯乙烯納米球的合成，經處理過的苯乙烯與超純水混合于四口燒瓶中，在氮氣保護下，加熱至70-80°C攪拌30分鐘，之后加入引發劑溶液并反應5-12小時，其中，苯乙烯和引發劑的濃度分別是:苯乙烯0.5-0.9mM、引發劑1.8-2.8mM ； 步驟3):反應結束后，將納米球原液冷卻至室溫，用高速離心的方法獲得沉淀物，再經一系列處理后，將沉淀物加入溶劑稀釋至納米球的質量分數為5-15%，即得到粒徑為300-600nm,滿足特定應用的聚苯乙烯納米球懸浮液。
2.根據權利I所述的應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
3.根據權利I所述的應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，其特征在于:步驟2)在水與苯乙烯混合后，可進行超聲波乳化過程。
4.根據權利I所述的應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，其特征在于:步驟2)中可另外加入丙烯酸與苯乙烯進行共聚，其含量為10-15mM。
5.根據權利I所述的應用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，其特征在于:步驟2)中可加入氯化鈉優化聚合進程，以得到更大的粒徑，其含量為3-16mM。
6.根據權利I所述的應 用于新型絨面導電玻璃的聚苯乙烯納米球的制備方法，其特征在于:步驟3)中可增加超聲波破碎分散和過濾操作，以減少溶液中微球團聚現象、有利于實現溶液單分散效果，從而進一步提高納米球在導電膜上吸附的均勻性。
【文檔編號】C08F112/08GK103570849SQ201310481710
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】王洋, 范俊杰, 陳治宇, 吳彩霞 申請人:惠州市易暉太陽能科技有限公司