羟基丁腈橡胶和石墨表面的多巴胺修饰及金属化的研究
：多巴胺(二羟基苯丙氨酸)是贝壳类动物分泌出蛋白质物质的主要成分。研究结果表明，多巴胺可以在各种有机或无机基体表面进行聚合，在一定条件下通过自氧化聚合形成聚多巴胺功能层，聚多巴胺功能层是一种特殊的活性功能层，聚多巴胺分子层的表面带有氨基和酚羟基等功能基团，聚多巴胺与银离子之间能够形成强的络合作用实现银的原位还原沉积。由于聚多巴胺结构上的功能基团对金属离子强的络合吸附作用，能够作为粘附层起到“桥架”作用使基体表面和银颗粒结合紧密，通过无电解沉积形成金属层以及通过大分子接枝形成的生物活性层。已有研究表明多巴胺自聚合可以作为一种有效实现材料表面功能化的手段促进金属化，并且多巴胺的聚合条件温和，对环境友好。
在本研究中，我们通过多巴胺聚合对羧基丁腈橡胶(XNBR)以及润滑石墨粉(graphite)表面沉积多巴胺进行功能化修饰改性，并进行金属化。具体的工作如下：
(1)首先，研究通过多巴胺自聚合沉积在石墨粉表面对其进行表面修饰，并通过化学镀银制备石墨/银复合导电微球材料。XPS和X射线衍射对鳞片石墨粉进行了表面元素组成和结构分析，利用扫描电镜SEM对鳞片石墨粉的微观形貌与镀覆效果进行分析。结果表明，通过多巴胺修饰石墨粉表面后，实施化学镀银所得到的银颗粒连续，致密，测得复合材料的电阻率为5×10-3Ω·cm。研究结果表明，聚多巴胺不仅促进银在石墨粉表面的吸附和还原，而且能够起到“桥架”作用使润滑石墨粉表面和银颗粒结合更加紧密。此方法简单易行，操作条件温和且对环境友好，为石墨粉表面化学镀银工艺提供了新方法。
(2)主要研究了利用多巴胺的独特粘附效应和特殊的功能化层进行表面功能化修饰，继而进行化学还原金属银制备表面导电的羧基丁腈橡胶的新方法。
将超声清洁后的羧基丁腈橡胶(XNBR)浸入多巴胺的弱碱性溶液中，在氧气的作用下多巴胺进行自氧化聚合，并在XNBR上聚合并以聚多巴胺的大分子聚合物的团聚状态沉积，沉积一定能够时间后取出沉积有聚多巴胺的羧基丁腈橡胶(XNBR-PDA)，继而将其浸入在无电解电镀溶液中通过化学还原进行金属银的沉积。润滑石墨粉通过X射线光电子能谱(XPS)测试XNBR表面的化学组成和元素结构及其含量的变化。研究结果表明聚多巴胺已经成功的沉积在XNBR表面。化学镀还原金属银的过程中，因为聚多巴胺的独特的多巴胺-醌基基团具有对金属的还原能力，使得聚多巴胺形成的功能层银离子的吸附点，同时可以提高银层与基体之间的结合力。本研究所制备得到的表面镀银的XNBR具有优异的导电性和反射性，其表面电阻为1.5Ω。本文提出的基于仿生技术的多巴胺自聚合方法为不同基体材料表面的功能化修饰提供了新的平台，在此基础上通过无电电镀可以实现薄膜、纤维、微/纳米粒子等各种尺寸及形状材料表面的金属化，为材料表面功能化改性提供了一个崭新的思路。
通过对不同还原剂、不同还原方法进行实验研究，得到制备超细金属粉体的方法。实验所得{zj0}方案为，以15~20mL丁酮溶解2.0g环氧树脂，加入填料粉末1.8g，助剂乙二醇或丙二酸0.1~0.2g搅拌均匀，使用时加入固化剂0.4g后常温下或20~40℃左右水浴中加热后放置固化。以此方案制得的油墨，润滑石墨粉制备的石墨油墨电阻率为4.00~4.25Ω·cm、热稳定性良好，镀银铜粉油墨电阻率约为1.25Ω·cm，此种油墨适用于所要求的导电率较低的领域;铜粉油墨电阻率约为0.4Ω·cm，铜粉的廉价使其可应用的范围较广;但因为超细铜粉的活泼性，容易被氧化而使油墨热稳定性不佳，因此对使用环境气候、湿度等有一定要求;只有0.035~0.046Ω·cm的银粉油墨导电性{zj0}，且其热稳定性很好，但由于制备成本较铜油墨高，因此适用于较精细的导电线路。而在球磨制备反应制备技术研究中发现，低粘度的乙二醇溶剂比高粘度的丙三醇溶剂更适合于球磨反应
以润滑石墨粉、自制超细铜粉、镀银铜粉、超细银粉作为导电填料，环氧树脂作为连结剂，考察填料用量、溶剂、助剂的种类与用量对于油墨导电性的影响。
通过测试获得导电线路的电阻并讨论其导通过程，三次元影象拍摄、高低温热循环冲击实验表征其性能，由此找出最适宜的配方。在多元醇中以稀释了的水合肼溶液还原铜氨制得了超细铜粉，以球磨固相反应方法还原制得镀银铜粉和超细银粉，将所得粉末通过XRD、SEM、EDS、TG等仪器进行表征。所制得的超细铜粉、超细银粉平均粒径都约为200nm，而镀银铜粉因为其在铜粉的基础上又镀上了一层银，粒径约为500nm。XRD图谱、EDS成分分析显示，制得的金属粉末纯度在98%以上。使用热重分析仪，以20~800℃变温范围、升温速度20℃/min考察制得粉末的热稳定性，制得粉体中以银粉的热稳定性为{zh0}，在测试条件下未发现氧化等反应。在液相还原制得铜粉的条件中，超声波的使用更利于颗粒的分散，制得粉末的热稳定性更佳、粒径更细;丙三醇的使用对铜粉分散性、热稳定性效果优于乙二醇。根据合作企业的实际需要，研究了环氧树脂基导电油墨的制备，研究内容包括:金属粉体导电填料——超细铜粉、镀银铜粉、超细银粉的制备方法，复合导电油墨的制备、以及填料含量、稀释剂、助剂对油墨导电性质的影响，得到了能满足印制电子实际需要的复合导电油墨。
