[發明專利]一種表面改性的金屬硼化物/三氧化二鋁復相陶瓷粉體及其制備方法

無效

• 申請號: 201310078730.9
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103160148A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 于志強
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C09C1/40
• 分類號: C09C1/40;C09C3/12;C09C3/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬復相陶瓷粉體表面改性技術領域，涉及一種表面改性的金屬硼化物/三氧化二鋁(Al₂O₃)復相陶瓷粉體及其制備方法，具體為提供一種與有機樹脂具有良好的界面相容性并極大改善有機樹脂耐熱性、耐磨性的表面經有機功能團化學鍵合改性的金屬硼化物/?Al₂O₃復相陶瓷粉體及其制備方法。

背景技術

無機陶瓷粉體填充有機樹脂融合了無機陶瓷優異的力學性能、耐磨耐蝕性能及高導熱耐熱性能和有機樹脂的高柔性、可加工性等性能可以顯著提高有機樹脂材料的熱性能、力學性能及摩擦學等性能，自問世以來一直引起國內外研究者的廣泛重視。無機陶瓷粉體與有機樹脂的界面相容性是制約填充樹脂組分性能發揮的重要因素。研究發現，當界面相容性差，無機陶瓷粉體不能良好的分散在有機樹脂中時，無機填料就不能有效的發揮其改善有機樹脂性能的作用。因此，要充分發揮高性能無機陶瓷填料的功能，使其填充的有機樹脂的性能得到極大的增強，提高界面相容性是該領域研究的重要課題。由于無機陶瓷粉體與有機樹脂結構不相容，通常二者的界面相容性很差，通過無機陶瓷粉體表面有機功能團改性，提高無機粉體與有機樹脂的結構相似性，進而改善其界面相容性目前已被一定研究所證實。但是，從先前的研究來看，無機陶瓷粉體表面有機改性研究多集中于單相陶瓷，如SiO₂、Al₂O₃、SiC和TiO₂等，而對于復相陶瓷研究則還很少見報道，特別是金屬硼化物復相陶瓷表面進行有機功能團改性的研究至今還尚未見報道。

金屬硼化物/Al₂O₃陶瓷作為高溫復相陶瓷與常規陶瓷相比具有極高的熔點、高的硬度、高的導熱率、耐磨性和高的化學穩定性。將金屬硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體填充到有機樹脂中，能極大的改善有機樹脂的耐熱性和耐磨性。但是，金屬硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體與有機樹脂之間仍存在著結構不相似、界面不相容的問題，嚴重的制約了金屬硼化物/Al₂O₃復相粉體在有機樹脂中的高性能的發揮。因此，對金屬硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體表面進行有機功能團改性對實現其與有機樹脂的良好復合非常必要。

發明內容

本發明的目的在于通過表面有機功能團改性，解決高性能金屬硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體與有機樹脂界面相容性差的問題，提供一種與有機樹脂具有很好的結構相似性，界面相容性好的表面經有機功能團化學鍵合改性的高性能的金屬硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體。

本發明提出的制備一種高性能的表面有機功能團化學鍵合改性的金屬硼化物/?Al₂O₃復相陶瓷粉體，其特征在于它包括如下步驟：

1）將粒徑小于100μm金屬硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體加入到含有一定量的結構中具有有機功能團的表面改性劑的乙醇水解溶液中，按金屬硼化物/Al₂O₃復相粉體：乙醇水解溶液=?1克：5~10毫升的比例加入；其中，乙醇水解溶液中，表面改性劑與乙醇水溶液的比例為1克：50毫升，乙醇與水的比例為1：9(體積比)；反應恒溫于40~50℃，機械攪拌1~2小時，超聲分散數分鐘；得到表面經有機功能團化學鍵合改性的硼化物/Al₂O₃復相陶瓷粉體料漿；

2）將步驟1）得到的復相粉體料漿通過離心分離，并將分離的粉體用丙酮洗滌2-3次后在80℃的真空烘箱中干燥12小時，得產品。

所述的金屬硼化物為二硼化鈦、二硼化鋯、二硼化鉻或二硼化鉿中的一種或多種。

所述的表面改性劑以硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或雙金屬偶聯劑為最佳。