[发明专利]一种氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构填料及其制备方法、用途

说明书

本发明公开了一种用于聚合物电介质的氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构填料的制备方法与应用，该复合材料包括聚丙烯、偶联剂和具备核壳结构的氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛微粒，本发明公开了该复合填充微粒的制备方法是通过氮化硼纳米片和二氧化钛混合后，经过一系列操作制备得到的。所述的聚丙烯基体在掺杂上述具备核壳结构的高性能复合填充微粒后表现出较高的电气性能，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及具有核壳结构的复合材料领域，具体为涉及一种氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构填料及其制备方法、用途。

背景技术

具有核壳结构的复合材料是由一种材料通过化学键或其他作用将另一种材料包覆起来而形成的杂化体，这种结构可结合多种纳米材料的优点从而实现材料的多功能化。

具有二维片层结构的材料的氮化硼纳米片由于具有高的比表面积、耐高温、宽带隙、优良导热性和独特的电学性能，在光学、电子、传感器、储能材料等领域有着重要的作用。

为响应高压直流输电技术的发展且避免环保问题的产生，开发出一种环境友好型的且具有优良绝缘性能的电介质是目前亟待解决的重大关键问题之一。聚合物基纳米复合电介质能够有效地改善电气绝缘材料的性能。目前尚未报道有将氮化硼纳米片和纳米二氧化钛相互作用形成的具有核壳结构的微粒作为填料改进聚合物性能的尝试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构填料及其制备方法、用途。

本发明提供了一种氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构填料的制备方法，氮化硼纳米片在高温煅烧的过程中会与空气中的氧气发生作用形成氧化硼，进而氧化硼与纳米二氧化钛在持续高温的作用下形成核壳结构。

本发明具体包含以下步骤：

1)将氮化硼纳米片和纳米二氧化钛置于90℃的干燥箱中烘干12小时；

2)称取1g氮化硼纳米片放入烧杯，在烧杯中加入200ml无水乙醇，使该悬浊液中氮化硼纳米片的含量为5mg/ml，使用电动搅拌机以2000rpm的转速搅拌该悬浊液五分钟；

3)向步骤2)得到的悬浊液加入0.2g纳米二氧化钛，保持电动搅拌机转速不变，打开超声波清洗机以使氮化硼纳米片和纳米二氧化钛在乙醇中充分分散；

4)120min后，在90℃的环境中蒸干乙醇，并对氮化硼纳米片和纳米二氧化钛进行干燥处理，得到氮化硼纳米片和二氧化钛的分散均匀的纳米复合微粒；

5)取上述已经分散均匀的纳米粒子放入刚玉坩埚中，将其整体置于马弗炉中，升到煅烧温度并保持该温度煅烧；

6)冷却后，使用玛瑙研钵进行研磨，充分研磨后使用200目的塑料尼龙网筛进行过筛，得到氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛的复合微粒；

7)采用偶联剂对氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛的复合微粒进行表面处理。

本发明按质量比，氮化硼纳米片：纳米二氧化钛＝(4-7)：1，优选5：1。

本发明以3.65℃/min的升温速率，煅烧温度控制在850-950℃，优选900℃。

本发明煅烧时间控制在17-25小时，优选20小时。

本发明所述的偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560和KH570中的一种。

本发明的第二个技术方案是根据上述制备方法得到的氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构填料，该复合材料包括等规聚丙烯、氮化硼纳米片和纳米二氧化钛；

所述氮化硼纳米片包覆纳米二氧化钛核壳结构微粒所占的质量百分比为1％；

所述的氮化硼纳米片厚度为50nm，片径为0.5-5um。