[发明专利]一种表面改性的金属硼化物/三氧化二铝复相陶瓷粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属复相陶瓷粉体表面改性技术领域，涉及一种表面改性的金属硼化物/三氧化二铝(Al₂O₃)复相陶瓷粉体及其制备方法，具体为提供一种与有机树脂具有良好的界面相容性并极大改善有机树脂耐热性、耐磨性的表面经有机功能团化学键合改性的金属硼化物/ Al₂O₃复相陶瓷粉体及其制备方法。

背景技术

无机陶瓷粉体填充有机树脂融合了无机陶瓷优异的力学性能、耐磨耐蚀性能及高导热耐热性能和有机树脂的高柔性、可加工性等性能可以显著提高有机树脂材料的热性能、力学性能及摩擦学等性能，自问世以来一直引起国内外研究者的广泛重视。无机陶瓷粉体与有机树脂的界面相容性是制约填充树脂组分性能发挥的重要因素。研究发现，当界面相容性差，无机陶瓷粉体不能良好的分散在有机树脂中时，无机填料就不能有效的发挥其改善有机树脂性能的作用。因此，要充分发挥高性能无机陶瓷填料的功能，使其填充的有机树脂的性能得到极大的增强，提高界面相容性是该领域研究的重要课题。由于无机陶瓷粉体与有机树脂结构不相容，通常二者的界面相容性很差，通过无机陶瓷粉体表面有机功能团改性，提高无机粉体与有机树脂的结构相似性，进而改善其界面相容性目前已被一定研究所证实。但是，从先前的研究来看，无机陶瓷粉体表面有机改性研究多集中于单相陶瓷，如SiO₂、Al₂O₃、SiC和TiO₂等，而对于复相陶瓷研究则还很少见报道，特别是金属硼化物复相陶瓷表面进行有机功能团改性的研究至今还尚未见报道。

金属硼化物/Al₂O₃陶瓷作为高温复相陶瓷与常规陶瓷相比具有极高的熔点、高的硬度、高的导热率、耐磨性和高的化学稳定性。将金属硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体填充到有机树脂中，能极大的改善有机树脂的耐热性和耐磨性。但是，金属硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体与有机树脂之间仍存在着结构不相似、界面不相容的问题，严重的制约了金属硼化物/Al₂O₃复相粉体在有机树脂中的高性能的发挥。因此，对金属硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体表面进行有机功能团改性对实现其与有机树脂的良好复合非常必要。

发明内容

本发明的目的在于通过表面有机功能团改性，解决高性能金属硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体与有机树脂界面相容性差的问题，提供一种与有机树脂具有很好的结构相似性，界面相容性好的表面经有机功能团化学键合改性的高性能的金属硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体。

本发明提出的制备一种高性能的表面有机功能团化学键合改性的金属硼化物/ Al₂O₃复相陶瓷粉体，其特征在于它包括如下步骤：

1）将粒径小于100μm金属硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体加入到含有一定量的结构中具有有机功能团的表面改性剂的乙醇水解溶液中，按金属硼化物/Al₂O₃复相粉体：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，表面改性剂与乙醇水溶液的比例为1克：50毫升，乙醇与水的比例为1：9(体积比)；反应恒温于40~50℃，机械搅拌1~2小时，超声分散数分钟；得到表面经有机功能团化学键合改性的硼化物/Al₂O₃复相陶瓷粉体料浆；

2）将步骤1）得到的复相粉体料浆通过离心分离，并将分离的粉体用丙酮洗涤2-3次后在80℃的真空烘箱中干燥12小时，得产品。

所述的金属硼化物为二硼化钛、二硼化锆、二硼化铬或二硼化铪中的一种或多种。

所述的表面改性剂以硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或双金属偶联剂为最佳。