[發(fā)明專利]一種液體橡膠表面改性劑和表面改性納米A1N及其用途

無效

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• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101864041A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢家盛;章于川;袁孝友;夏茹;吳兵;李方山
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F279/02
• 分類號(hào): C08F279/02;C09C1/40;C09C3/10;C10M125/20
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 吳啟運(yùn)

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于納米粉體表面改性的大分子表面改性劑，確切地說是一種用于納米AlN粉體表面改性的液體橡膠表面改性劑和表面改性A1N的用途。

二、技術(shù)背景

陶瓷納米顆粒的比表面積很大，表面能高，處于非熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)，納微米粒子具有很強(qiáng)的活性，這使得它們在使用過程中很容易團(tuán)聚在一起，而形成帶有若干弱連接界面的尺寸較大的團(tuán)聚體，這正是影響納微米粒子的實(shí)際應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸之一。因此，在制備和應(yīng)用過程中，需對納米粒子的表面進(jìn)行改性，以減少或阻止其團(tuán)聚。

氮化物或碳化物等陶瓷納微米粉體表面上帶有一些可反應(yīng)的活潑基團(tuán)(如，-NH₂、-OH、-NH-等)可與-Cl(氯基)、-SH(巰基)、-NCO(異氰酸酯基)、-COCl(酰氯基)、-Li(活性鋰端基)、-COOH(羧基)等官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這對陶瓷納微米粉體表面進(jìn)行包覆改性是十分有利的。

目前，對納米粉體改性的方法很多，如表面化學(xué)包覆或者接枝改性、物理方法改性、機(jī)械化學(xué)改性、高能射線改性等，用的最多的主要是表面化學(xué)包覆或者接枝改性。實(shí)踐表明，大分子(聚合物)改性劑對納米粉體表面包覆修飾改性，在其與聚合物基體之間架橋(偶聯(lián))的效果優(yōu)于小分子改性劑。近年來，關(guān)于大分子表面改性劑的發(fā)展十分迅速，已經(jīng)成為表面改性劑領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究課題，特別是大量結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)越的大分子表面改性劑被設(shè)計(jì)合成并投入使用，極大地促進(jìn)了相關(guān)研究工作的開展。

對納微米粉體顆粒表面進(jìn)行包覆改性的大分子表面活性劑要具備以下三個(gè)條件：(a)大分子表面改性劑的錨固基團(tuán)與納微米粉體顆粒的表面活性基團(tuán)能形成牢固的化學(xué)鍵結(jié)合；(b)大分子表面改性劑在顆粒表面能形成較完整、有足夠厚度的覆蓋層即溶劑化層，以克服納微米顆粒間吸引力而引起的團(tuán)聚；(c)大分子表面改性劑的溶劑化鏈段與被改性高分子材料及物質(zhì)的極性要相似、或三維溶度參數(shù)相近、或相互作用參數(shù)具有優(yōu)良的相容性。

液體橡膠是一種相對分子質(zhì)量為10000以下的粘稠狀可流動(dòng)液體，屬于柔性的齊聚物。目前，所有的固體橡膠品種中幾乎都有相應(yīng)的液體橡膠，其品種也比較繁雜，整體上可以把不帶活性端基或側(cè)基的液體橡膠稱為第一代液體橡膠，如液體乙丙橡膠(LEPDM)、液體聚丁二烯橡膠(LPB)、液體聚異戊二烯橡膠(LIR)等；帶活性端基或帶活性側(cè)基的液體橡膠則屬于第二代液體橡膠，如端羧基液體丁二烯橡膠(CTPB)、端羥基液體丁二烯橡膠(HTPB)、端溴基液體丁二烯橡膠(BTPB)、液體羧基(側(cè)基)丁腈膠等。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在為潤滑油改性提供一種表面包覆改性(即表面改性)的納米氮化鋁(A1N)，所要解決的技術(shù)問題是遴選適宜的大分子表面改性劑。

本發(fā)明思路是在第一代液體橡膠中遴選一個(gè)合適的品種，通過接枝手段在其主鏈上引入活性側(cè)基作為錨固基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對納米A1N的包覆改性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是在液體橡膠聚丁二烯橡膠(LPB)上接枝順丁烯二酸酐(馬來酸酐MAH)，即在LPB的主鏈上引入活性酸酐側(cè)基的接枝共聚物作為液體橡膠表面改性劑(MAH-g-LPB)，本表面改性劑有以下化學(xué)式：

式中m、n為聚合度，要求使改性劑分子量滿足

本表面改性劑的制備方法以MAH和LPB為原料，在二甲苯溶劑中和氮?dú)獗Ｗo(hù)下于溫度85～95℃時(shí)自由基引發(fā)接枝共聚。

本發(fā)明所稱的表面改性納米A1N就是用本表面改性劑MAH-g-LPB對納米A1N粉體顆粒表面在二甲苯溶劑中和氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行包覆改性處理得到的納米A1N粉體，A1N與MAH-g-LPB的質(zhì)量比為100∶10～15。

納米AlN通過表面包覆改性，MAH作為錨固段與AlN表面的羥基等活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)鍵合，LPB作為溶劑化鏈段在AlN表面形成完整的有足夠厚度的溶劑化層，既防止納米AlN顆粒的團(tuán)聚，又與各種潤滑油有良好的相容性。

本發(fā)明所稱的表面改性納米AlN的用途就是表面改性納米AlN粉體作為潤滑油的改性劑添加到潤滑油中以提高潤滑性能，或者說在制備潤滑油/nano-AlN復(fù)合材料中作為改性劑的應(yīng)用。改性劑的添加量為潤滑油質(zhì)量的0.2～0.5wt％。

四、附圖說明

圖1為MAH-g-LPB紅外圖譜。

圖2為LPB接枝前后的¹H-NMR核磁圖譜，a為接枝前，b為接枝后。

圖3為納米AlN粉體粒徑分布圖，(a)為改性前，(b)為改性后。