专利名称：含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法。
背景技术：
在常用技术中，制作含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料通常是先以粉末冶金的方式制作成铜铟镓硒(CIGS)块材，之后将其研磨成纳米级粉体。另外也有采用水热法以具剧毒性的联胺或三乙基胺为溶剂，于高压釜提供的环境条件下反应制成纳米级CIGS 晶粒粉体。这些纳米粉体再以已知的层间插入法或直接分散法与高分子材料混掺形成陶瓷-高分子复合材料。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法，包含混合步骤以及聚合步骤，该混合步骤是将具有光吸收功能的结晶纳米粉末与高分子第一前躯物充份混合为第一混合物，而聚合步骤，是将高分子第二前驱物添加至该第一混合物中，该高分子第二前驱物与该第一混合物中的该高分子第一前躯物产生聚合反应而产生出高分子，而形成含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料，其中该高分子第一前躯物为含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n单体或Ar(NH2)n单体，该R为碳链烷基、该Ar 为芳香族基，η = 1至3，该胺官能基(NH2)是作为用以分散金属原子的螯合基，该高分子第二前躯物是苯酸系单体或酰氯系单体，而该具有光吸收功能的结晶纳米粉末为铜铟镓硒 (CIGS)结晶纳米粉末或是铜铟镓硒硫(CIGSS)结晶纳米粉末。替代地，能够将具有光吸收功能的结晶纳米粉末的反应前驱物与高分子第一前躯物及溶剂预先加热反应为混合溶液，再将高分子第二前躯物加入已产生聚合反应，而形成含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料。本发明直接将铜铟镓硒(CIGS)结晶纳米粉末或是铜铟镓硒硫(CIGSS)结晶纳米粉末，与具有螯合基的单体混合，再与另一单体聚合，或是将铜铟镓硒(CKS)结晶纳米粉末或是铜铟镓硒硫(CIGSS)结晶纳米粉末的反应前驱物与高分子单体预先合成，再与另一单体聚合，借由螯合基将金属原子充分分散，而使得在聚合反应时充分混合，并且不需要后续的硒化反应，或是借由高压釜进行反应，而避免了毒性的问题。
图1是具有光吸收功能的纳米晶粒之软性基板的制作方法第一实施例的流程图。图2是具有光吸收功能的纳米晶粒之软性基板的制作方法第二实施例的流程图。主要组件符号说明Sl含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法Sll混合步骤S13聚合步骤
S15干燥步骤S2含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法S21预反应步骤S23聚合步骤S25干燥步骤
具体实施例方式以下配合附图及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。图1是含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法第一实施例的流程图。如图1所示，本发明含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法Sl包含混合步骤Sll以及聚合步骤S13。该混合步骤Sll是将具有光吸收功能的结晶纳米粉末，如铜铟镓硒(CIGS)结晶纳米粉末或是铜铟镓硒硫(CIGSS)结晶纳米粉末，与高分子第一前躯物充分混合为第一混合物，该第一前躯物含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n或Ar(NH2)n单体， 其中R为碳链烷基、Ar为芳香族基，η = 1至3，较佳为2，其中(-NH2)官能基作为用以分散金属原子的螯合基。聚合步骤S13，是在将高分子第二前驱物添加至第一混合物中，该高分子第二前躯物是苯酸系单体或酰氯系单体，高分子第二前驱物与第一混合物中的高分子第一前躯物产生聚合反应而产生出高分子，而形成含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料。此外，在该聚合步骤S13进一步地添加适当的溶剂、触媒及与共同参与聚合反应的高分子第三前躯物于第一混合物中，并加热以加速聚合反应，并进一步包含干燥步骤 S15，借由加热或烘干，使聚合后的高分子充分干燥。图2是含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法第二实施例的流程图。如图2所示，本发明含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法S2包含预反应步骤S21、聚合步骤S23以及干燥步骤S25。该预反应步骤S21是将具有光吸收功能的结晶纳米粉末的反应前驱物，如铜铟镓硒(CIGS)结晶纳米粉末或是铜铟镓硒硫(CIGSS) 结晶纳米粉末的反应前驱物，与高分子第一前躯物以及溶剂，预先混合并加热反应为包含高分子第一前躯物及具有光吸收功能的结晶纳米粉末的第一混合溶液，该高分子第一前躯物为R(NH2)n或Ar(NH2)n单体，其中R为碳链烷基、Ar为芳香族基，n = 1至3，较佳为2，其中(-NH2)官能基作为用以分散金属原子的螯合基。聚合步骤S23中是将混合高分子第二前躯物及溶剂的第二混合溶液添加至第一混合溶液中，而使该高分子第二前躯物及该高分子第一前躯物产生聚合反应形成高分子，而产生含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料溶液。干燥步骤S15是将该含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料溶加热或烘干而使其充分干燥，而完成该含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料。进一步地，在该聚合步骤S23中的该第二混合溶液进一步添加触媒及共同参与聚合反应的的高分子第三前躯物至第一混合溶液中，并加热以加速聚合反应。在第一实施例与第二实施例中，该高分子第一前躯物的R(NH2)n单体选自下列的化学结构式一及化学结构式二，而Ar (NH2)n单体选自下列化学结构式三至化学结构式八， 而该高分子第二前躯物的苯酸系单体选择自下列化学结构式九至化学结构式十一，而酰氯系单体选择自下列化学结构式十二或十三的单体，高分子第三前躯物选自下列化学结构式十四及化学结构式十五的单体。溶剂为N-甲基咯烷酮(NMP)或二甲基乙胺(DMAC)，触媒为氧化铝粉末。
化学结构式一H2N-CH2-R-CH2-NH2
其中 R为CnH2n, η 为 4-16。
化学结构式二
权利要求
1.一种含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法，包含混合步骤，是将具有光吸收功能的结晶纳米粉末与高分子第一前躯物充分混合为第一 混合物；以及聚合步骤，是将高分子第二前驱物添加至该第一混合物中，该高分子第二前驱物与该 第一混合物中的该高分子第一前躯物产生聚合反应而产生出高分子，而形成含光吸收功能 的纳米晶粒的高分子复合材料，其中该高分子第一前躯物为含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n単体或Ar (NH2)n単体，该R 为碳链烷基、该Ar为芳香族基，n = 1至3，该胺官能基是作为用以分散金属原子的螯合基， 该高分子第二前躯物为苯酸系単体或酰氯系単体，而该具有光吸收功能的结晶纳米粉末为 铜铜镓硒(CIGS)结晶纳米粉末或是铜铜镓硒硫(CIGSS)结晶纳米粉末。
2.如权利要求1所述的方法，其中该聚合步骤中，进ー步添加溶剂、触媒及与共同參与 聚合反应的高分子第三前躯物至该第一混合物中，并加热以加速该聚合反应。
3.如权利要求1所述的方法，进ー步包含干燥步骤，通过加热或烘干，使聚合后的高分 子充分干燥。
4.如权利要求1所述的方法，其中该R(NH2)n単体是选自化学结构式一及化学结构式 ニ，该Ar (NH2)n単体是选自化学结构式三、化学结构式四、化学结构式五、化学结构式六、化 学结构式七以及化学结构式八化学结构式一H2N-CH2-R-CH2-NH2其中 R 为 CnH2n, n 为 4-16，化学结构式二
5.如权利要求1所述的方法，其中该苯酸系単体是选自下列化学结构式九、化学结构式十以及化学结构式十一，该酰氯系单体是选自化学结构式十二以及化学结构式十三OOY、八 r\化学结构式九
6.如权利要求2所述的方法，其中该溶剂为N-甲基咯烷酮(NMP)或二甲基乙胺 (DMAC)，该触媒为氧化铝粉末，而共同参与聚合反应的该高分子第三前躯物是选自化学结构式十四及化学结构式十五的单体化学结构式十四
7.如权利要求1所述的方法，其中该高分子第二前驱物与该高分子第一前躯物聚合反应而产生出的该高分子是聚酰胺(polyamide，PA)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚醚酰亚胺 (polyetherimide，PEI)、聚酰胺酰亚胺(polyamideimide,PAI)以及聚苯胺(polyaniline, PANI)的至少其中之一。
8.一种含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法，包含预反应步骤，是将具有光吸收功能的结晶纳米粉末的反应前驱物，与高分子第一前躯物及溶剂，预先加热反应为包含该高分子第一前躯物及具有光吸收功能的结晶纳米粉末的第一混合溶液；聚合步骤，是将混合高分子第二前躯物及溶剂的第二混合溶液添加至该第一混合溶液中，而使该高分子第二前躯物及该高分子第一前躯物产生聚合反应形成高分子，而产生含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料溶液；以及干燥步骤，是将该含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料溶加热或烘干，使其充分干燥，而完成该含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料，其中该高分子第一前躯物为含有胺官能基(NH2)的R(NH2)n或Ar (NH2)n单体，该R为碳链烷基、Ar为芳香族基，η = 1至3，较佳为2，其中该胺官能基作为用以分散金属原子的螯合基，该高分子第二前躯物是苯酸系单体或酰氯系单体，而该具有光吸收功能的结晶纳米粉末为铜铟镓硒(CIGS)结晶纳米粉末或是铜铟镓硒硫(CIGSS)结晶纳米粉末。
9.如权利要求8所述的方法，其中该聚合步骤中，进一步添加触媒及与共同参与聚合反应的高分子第三前躯物至该第一混合溶液中，并加热以加速该聚合反应。
10.如权利要求8所述的方法，其中该R(NH2)n单体是选自化学结构式一及化学结构式二，该Ar (NH2)n单体是选自化学结构式三、化学结构式四、化学结构式五、化学结构式六、化学结构式七以及化学结构式八
11.如权利要求8所述的方法，其中该苯酸系单体是选自下列化学结构式九、化学结构式十以及化学结构式十一，该酰氯系单体是选自化学结构式十二以及化学结构式十三 OO化学结构式九戏
12.如权利要求9所述的方法，其中该触媒为氧化铝粉末，而共同参与聚合反应的该高分子第三前躯物是选自化学结构式十四及化学结构式十五的单体化学结构式十四
13.如权利要求8所述的方法，其中该高分子第二前驱物与该高分子第一前躯物聚合反应而产生出的该高分子是聚酰胺(polyamide，PA)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)、聚酰胺酰亚胺(polyamideimide，PAI)以及聚苯胺 (polyaniline, PANI)的至少其中之一。
全文摘要
一种含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料的制作方法，包含混合步骤，将具有光吸收功能的结晶纳米粉末与高分子第一前躯物充分混合为第一混合物；以及聚合步骤，将高分子第二前驱物添加至第一混合物中，高分子第二前驱物与高分子第一前躯物聚合反应为高分子，而形成含光吸收功能的纳米晶粒的高分子复合材料，其中高分子第一前躯物具有用以分散金属原子的螯合基，高分子第二前躯物是苯酸系单体或酰氯系单体，使得聚合反应时充分混合纳米粉末及高分子，且不需要后续的硒化反应，或是以高压釜进行反应，而避免了毒性的问题。
文档编号C08G69/32GK102532521SQ201010594318
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者钟润文 申请人:慧濠光电科技股份有限公司