Гідрозоль наночастинок срібла

Винахід стосується області колоїдної хімії, конкретно колоїдних дисперсій наночастинок металів, які можуть бути використані в медицині, опто- і мікроелектроніці, для одержання каталітичних систем, а також при створенні композиційних матеріалів для електроніки (струмопровідні покриття), біомедицини (бактерицидні покриття), лакофарбової промисловості. Відомий гідрозоль наночастинок срібла, що містить стабілізатор-модифікатор поверхні - Daxad 19 (натрієву сіль високомолекулярного нафталінсульфонат формальдегідного конденсату). Гідрозоль з середньочисельним розміром частинок 20-30нм було отримано відновленням водного розчину нітрату срібла аскорбіновою кислотою (І. Сонді, Д.В. Гоя, Е. Матієвич. Приготування висококонцентрованих стабільних дисперсій унімодальних наночастинок срібла.- J.Col. and Interface Surf..-2003.-260.- p.75-81). Концентрації реагентів у реакційній суміші: Нітрат срібла - 0,03-0.3моль/л Борогідрид натрію - 0,25моль/л Daxad 19 - 0.5-10%мас. Однак, такі гідрозолі не є достатньо стабільними, оскільки легко осаджуються центрифугуванням. Для досягнення прийнятної стабільності необхідно використовува ти високі концентрації стабілізатора - 5-10%. Крім того, в складі стабілізатора-модифікатора поверхні відсутні реакційноздатні (пероксидні та інші) групи. Відомий гідрозоль наночастинок срібла, що містить стабілізатор-модифікатор поверхні - полівініловий спирт. Гідрозоль з середньочисельним розміром частинок 5-1 Онм було отримано відновленням водного розчину нітрату срібла борогідридом натрію (Пат. США № 7045487 "Тонуючі агенти для використання в світлонечутливих записуючих матеріалах" кл. В41М 5/30, 16.05.2006). Концентрації реагентів у реакційній суміші: Нітрат срібла - 0,01 моль/л Борогідрид натрію - 0,015моль/л Полівініловий спирт - 1%мас. Однак, не зважаючи на високий вміст стабілізатора-модифіктора поверхні та низьку концентрацію гідрозолю, він характеризується високою схильністю до агрегації частинок, і його необхідно готува ти за 20-30хв. до використання. Крім того, в складі стабілізатора-модифікатора поверхні відсутні активні (пероксидні та інші) групи, які надають наповнювачам здатність до хімічного зв'язування з полімерною матрицею без введення додаткового отверджувача, що звужує асортимент полімерних матриць і, як наслідок, сферу застосування гідрозолю. В основу винаходу поставлене завдання створення гідрозолів наночастинок срібла, в яких використання нового гетерофункціонального стабілізатора-модифікатора поверхні забезпечило б підвищену стабільність гідрозолів та активацію поверхні наночастинок срібла за рахунок іммобілізації на ній реакційноздатних гр уп (в тому числі пероксидних), що дає можливість зв'язувати одержані наночастинки срібла з субстратами різної природи, а також формувати наповнені композиційні матеріали зі спеціальними властивостями. Поставлене завдання вирішується тим, що гідрозолі наночастинок срібла, що містять стабілізатормодифікатор поверхні, згідно з винаходом як стабілізатор-модифікатор поверхні містять реакційноздатний пероксидовмісний олігомер будови: (CH 2 - CH)k (CH 2 - CH)m (CH - CH)n N O С С О С С С(CH 3)2 О О O : O - C(CH 3) 3 , (I) де к = 43.1 ¸ 43.6% m = 31.2 ¸ 31.5% n = 24.7 ¸ 25.1% або або (CH2 - CH)k О O С СH3 (CH2 - CH)l С (CH2 - CH)m С С(CH3 )2 O : O - C(CH3) 3 O С (CH - CH)n С О С ОС4H9 О О , (ІІ) де k = 16.1 ¸ 17.2% l =37.9 ¸ 38.4% m = 27.2 ¸ 28.3% n =16.9 ¸ 17.5% , в кількості 0,02-0,88%. Це дозволяє підвищити стабільність гідрозолів наночастинок срібла і одночасно забезпечує активацію їх поверхні та, за рахунок специфічних взаємодій іммобілізованих на ній реакційноздатних груп, в тому числі за рахунок радикальних процесів, ініційованих пероксидними групами використаного стабілізатора-модифікатора поверхні, зв'язування одержаних наночастинок срібла з субстратами різної природи з метою їх використання при створенні біосенсорів, маркерів, для ідентифікації генів, а також формування композиційних наповнених матеріалів для використання в біомедицині як бактерицидних покрить, в опто- і мікроелектроніці для створення струмопровідних, покрить, тонуючих агентів і т.п.. Для одержання гідрозолю наночастинок срібла були використані: Ag(NO)3 кваліфікації "ЧДА" ГОСТ 1277-75; Аміак водний кваліфікації "Ч" ГОСТ 3760-79; Відновник – NaBH4 фірми "Merck" (вміст основної речовини > 97%), Німеччина; Вода дистильована. Реакційноздатні пероксидовмісні олігомери (РПО) формули І і II синтезовані на кафедрі органічної хімії Національного університету "Львівська політехніка" за відомими методиками з характеристиками, наведеними у табл.1, використовувались у вигляді водно-аміачного розчину. Таблиця 1Характеристики використаних реакційноздатних пероксидовмісних олігомерів Показник, одиниці виміру РПО І Зовнішній вигляд Жовта смолоподібна речовина Молекулярна маса, г/моль 3500 ¸ 4000 Поверхневий натяг 5% водно38.0 ¸ 38.4 аміачного розчину при ККМ, мН/м РПО II Світло-жовтий порошок 5000 ¸ 5500 38.8 ¸ 39.2 Поверхневий натяг розчинів РПО визначали методом максимального тиску в бульбашці на приладі ППНЛ-1 (Ів.-Франківськ). Вміст ланок 5-трет-бутилперокси-5-метил-1-гексен-3-іну в олігомерах визначали методом газохроматографічного аналізу продуктів термічного розпаду в ізокінетичній точці (483К). Вміст ланок малеїнового ангідриду визначався зворотнім потенціометричним титруванням розчинів РПО. Вміст ланок N-вінілпірролідону визначали елементним аналізом по вмісту азоту. Молекулярну масу визначали ізопієстичним методом. Повноту відновлення іонів срібла і чистоту продукту визначали рентгеноструктурним аналізом висушених зразків гідрозолю з допомогою дифрактометра ДРОН ЗМ (СоКа - випромінювання). Середньочисельний розмір частинок срібла визначали з допомогою електронного мікроскопа JEM-200A фірми "JEOL" при прискорюючій напрузі 200кВ. Додатково розмір частинок оцінювали з допомогою УФспектроскопії за положенням піку смуги поглинання. Гідрозолі срібла отримувались шляхом відновлення водних розчинів нітрату срібла борогідридом натрію в присутності реакційноздатних пероксидовмісних олігомерів. Приклад №1. В реактор ємністю 150мл, оснащений лопатевою мішалкою і пристроєм для продувки аргоном загружали при перемішуванні 32г розчину нітрату срібла (0,042М) і 0,152г РПО І (100% на Ag+), розчиненого у 28 мл водного аміаку. Розчин термостатувався при Т = 290К протягом 10хв. Після чого на протязі 40хв. при перемішуванні прикапувався розчин NaBH4 у 8мл дистильованої води (мольне співвідношення AgNO3:NaBH 4 = 1:0.55). Після прикапування розчин перемішувався при даній температурі ще 30хв. Склад і властивості отриманого гідрозолю наведені в табл. 2. Приклади №2-5. Гідрозоль срібла отримувався аналогічно до прикладу 1. Склади і властивості отриманих гідрозолів наведені в табл. 2. Приклади №6-8. Гідрозоль срібла отримувався аналогічно до прикладу 1 з використанням як стабілізатора- модифікатора поверхні РПО II. Склади і властивості отриманих гідрозолів наведені в табл. 2. Таблиця 2 Склад та властивості отриманих гідрозолів наночастинок срібла № Тип прикладу РПО Вміст РПО в гідрозолі,% Вміст РПО, % від маси Ag+ CAgB гідрозолі,г/ л Вміст невідновлених іонів Ag+, % від початкового рН Пік смуги Розмір поглинання частинокA на УФg, нм спектрі, нм 1 I 0,22 100 2,2