[发明专利]原位一步法制备疏水性纳米硼酸铜晶须

说明书

技术领域

本发明涉及一种疏水性硼酸铜晶须的制备方法，具体涉及一种常压低温液相原位制备疏水性硼酸铜晶须的新方法。

背景技术

能源危机对人类生存带来严重威胁的事实已经引起全世界的广泛关注，各国政府和相关部门已经投入巨大资金和人力物力，寻找解决问题的办法。但到目前位置，人类还没有找到能够代替石油、煤炭资源的新能源。当务之急有两件事人类必须解决，一是降低对现有资源的消耗，尽量推迟非再生能源枯竭到来的时间，二是开发可再生新能源减少或代替人类对非再生资源的依赖。

硼是一种用途广泛的化工矿物，硼和硼的化合物广泛用于化工、冶金、光学玻璃、国防、原子能、医药、橡胶及轻工业部门。在化学工业上，用以制硼砂、硼酸、硼的各种化合物和元素硼；冶金工业上，用来冶炼硼钢；在国防航天工业中，硼与氢、锂、铍等的化合物能燃烧，是高能喷气燃料；在制造玻璃的过程中，加入适量的硼砂或硼酸，可以降低玻璃的膨胀系数，提高热稳定性，增加光泽及透明度；硼砂还是生产搪瓷的主要原料之一；近年来，硼酸被大量用于玻璃纤维的制造。

硼矿是一种重要的化工原料，其直接用途是制成硼砂和硼酸，此外，还用于冶炼硼钢、研磨材料、防腐剂、涂料、硼肥及农药等领域。我国硼矿资源较丰富，但可以利用的储量不足，不能完全满足未来需要。随着我国国民经济的发展，硼的需求量仍在增长，而我国可利用的硼矿储量不能完全满足未来的需要。因此保护并合理利用硼矿资源是我国硼工业可持续发展战略的重要环节，也是我国硼工业摆脱资源匮乏的困扰，增强生存和竞争能力的当务之急。

近年来，国内外学者在复合材料补强方面进行了一系列的研究工作。他们的研究表明晶须除具有高强度性能外，具有保持高温强度的性能，高温时晶须比常用的高温合金强度损失少得多，还具有一些特殊的磁性、电性和光学性能，可开发为功能材料。晶须主要用作复合材料的增强剂，用于航空航天飞行器构件和部件，在机械、汽车、化工、生物医学和日用工业中也得到应用，从而开辟了一个新的前沿领域。

晶须材料可分为有机晶须和无机晶须两大类，其中无机晶须作为一种新型的增强材料，具有高强度、耐热、耐磨、防腐蚀、减振、阻尼、吸波、阻燃等许多特殊的优点和功能。可用于热固性树脂、热塑性树脂、橡胶等聚合物中；能制造出高性能的工程塑料、复合材料、胶粘剂、涂料等。有研究者指出，将无机晶须填充于聚合物中，将有可能获得真正意义上的聚合物晶须复合物，这种新型的复合物，可以将无机晶须的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性相结合，有望制造出高新技术所需的材料和开辟、扩大现有高分子材料的应用范围，这一领域已成为国内外研究的热点，具有广阔的应用和市场前景。

国内的一些晶须的制备方法主要有水热法和固相法，这两种方法都具有局限性，前者对实验仪器的要求较高，需要使用反应釜来完成实验，并且产量低，设备操作复杂，无形中加大了成本；而后者则需要通过高温煅烧，这会不可避免地使产品的粒径增大，而且高温焙烧能源消耗大，生产周期长，并且使用助熔剂使成本增加，同时排放的气体易污染环境，且所得的晶须质量不如水热法。因此，这些不利因素都会使得产品的经济效益和社会效益受到损失。

在本发明中，我们合理的利用了硼矿资源，原位一步沉淀法合成疏水性硼酸铜晶须。硼酸铜晶须是无机物，不能与聚合物很好复合，在本发明的方法中表面修饰后的硼酸铜晶须既具有晶须的性质，又具有疏水亲油性，通过表面活性剂的修饰，可以改善晶须与聚合物的相容性使晶须与聚合物以较强的键价力结合，从而达到增强的效果。而原位一步沉淀法的合成工艺简单，原材料少，对资源和能源的节约是不容置疑的，并且不会带来环保压力。

发明内容

本发明的目的就是提供一种生产工艺简单、成本低、反应过程无污染，在常压低温液相中原位制备纳米硼酸铜晶须。