[发明专利]一种制备疏水型六方氮化硼纳米片的方法

说明书

本发明公开了一种制备疏水型六方氮化硼纳米片的方法，包括：(a)将羟基化六方氮化硼进行冻融膨胀处理制备膨胀的羟基化六方氮化硼；(b)将步骤(a)制备的膨胀的羟基化六方氮化硼与式(Ⅰ)所示的化合物在第一溶剂中、在无水环境中、在温度为60～78℃下混合搅拌，得第一混合溶液，然后向所得的第一混合溶液中加入不饱和酸和/或不饱和酸酐、第二溶剂，在温度为85～115℃下进行反应，制成疏水型六方氮化硼纳米片；其中，R为C_1‑6的烷；本发明不仅能够实现氮化硼纳米片的剥片与疏水改性一锅法进行，而且还能实现疏水型六方氮化硼纳米片的高产率。

本发明是申请日为2019年6月26日、申请号为2019105589922、名称为“一种疏水型六方氮化硼纳米片的制备方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体地涉及一种制备疏水型六方氮化硼纳米片的方法。

背景技术

导热材料作为一种工业制造中的常用材料，一直是科学界的研究热点。传统导热材料多为导热性较好的金属及其氧化物材料，但金属及其氧化物由于电绝缘性、耐化学腐蚀性及成型工艺性能较差，己经难以适应实际的使用要求。导热聚合物材料具有优良的耐腐蚀性能、力学性能、电绝缘性、可加工性等，正在逐渐代替传统的金属及其氧化物导热材料，它也己经被广泛应用于电力、电子、LED照明、太阳能、航空航天、国防军工等诸多领域，但绝大多数纯的聚合物材料本身是热的不良导体，所以需要对聚合物进行改性处理，从结构改性制备高导热聚合物难度很大，所以选择高导热无机填料对聚合物进行填充改性是制备聚合物基复合材料的有效途径。

六方氮化硼(h-BN)的(002)晶面呈现2D有序BN晶体结构，具有石墨化类(002)平面的许多独特性质，而当六方氮化硼被剥离为纳米片(h-BNNS)时，h-BNNS面内热导率高达2000W/(m.k)，具有许多无与伦比的特性，如高超的热导率、高机械强度、高的抗氧化性、抗腐蚀性、高导热性、高耐热性、热膨胀系数低、低电导率等性质而受到关注，特别是BN纳米片(BNNS)是一种独特的绝缘2D系统，可作为绝缘导热填料在聚合物基复合材料中应用。

氮化硼纳米片(BNNS)的制备常见的方法有化学气相沉积法、固相合成法、化学剥离法、液相超声辅助剥离法、机械剥离法等。

例如Paffett等人(Surface science,1999,429(1):229-236.)在1990年首次采用化学气相沉积法在725℃左右使硼吖嗪在过渡金属基底如Pt(Ⅲ)和Ru(0001)表面吸附分解生长出单层纳米薄膜；2010年Chatterjee S等人(Chemistry of materialsf 2011，23(20):4414-4416.)首次在铜箔(Cu)上大规模制备出2-5层的氮化硼薄膜：通过热催化气相沉积法，首先将Cu基底放置在管式炉中央，在Ar/H₂混合气氛围下，600℃锻烧20min后程序升温至1000℃，氨硼烷(NH₃-BH₃)通过Ar-H:气流吹扫至反应区域，30-60min内形成少层的氮化硼；Wang等人(Journal of the American Ceramic Society,2011，94(12):4496-4501.)通过化学吹气法制备BNNS；在反应中不使用催化剂，选取较温和氛围条件加热氨硼烷(NH₃BH₃)制备纳米片。前驱体NH₃-BH₃在受热吹扫过程中逐步断开B-H、N-H键，脱氢形成类似球状结构的BN化合物，氢气在高温1400℃时发生膨胀释放出体系形成少层BNNS；Rao(TheJournal of Physical Chemistry C,2009,113(34):15160-15165.)等人通过将硼酸和尿素在氮气氛围中900℃反应得到了小尺度的BNNS，调变两者混合比例发现:生成的BNNS的厚度与原料中尿素与硼酸的比例有关，比例增加，厚度虽然减小变薄，但产物的结晶度较差，形成的层状结构不完整。