[发明专利]一种硼酸镁晶须的表面改性方法

说明书

本发明公开了一种硼酸镁晶须的表面改性方法，包括步骤：A、将硼酸镁晶须置于等离子设备中，并进行抽真空；B、将非聚合性气体通入等离子设备中，调节等离子设备至第一气压和第一放电功率，使非聚合性气体在电场作用下放电产生第一等离子，第一等离子与硼酸镁晶须的表面作用，硼酸镁晶须的表面产生活性基团；C、停止引入非聚合性气体，同时将聚合性单体引入等离子设备中，调节等离子设备至第二气压和第二放电功率，使聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子，第二等离子与活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。根据本发明的硼酸镁晶须的表面改性方法通过化学键在硼酸镁晶须的表面上包覆有机包覆膜，结构更加稳定；同时，该表面改性耗时更短。

技术领域

本发明属于表面改性技术领域，具体来讲，涉及一种快速的硼酸镁晶须的表面改性方法。

背景技术

硼酸镁晶须又名焦硼酸镁晶须，其分子式为Mg₂B₂O₅。硼酸镁晶须因具有优异的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等优点，而广泛应用于铝镁合金和高分子材料中。当硼酸镁晶须掺杂于其他材料中时，不仅在增强复合材料时表现出良好的增强性能，而且具有轻质、高韧、耐磨、耐腐蚀等特点。

但是，硼酸镁晶须作为一种无机化合物，其具有很强的亲水性以及较大的比表面积，当其与疏水性的高分子基体结合时，具有相容性差的问题，造成硼酸镁晶须在该高分子基体中分散不均，界面结合力差，这将直接导致应用效果不理想。因此，为提高硼酸镁晶须在高分子基体中的分散性和界面间的结合力，有必要采用特定的工艺对硼酸镁晶须进行表面改性。

目前对硼酸镁晶须进行改性一般以硼酸酯作为偶联剂。硼酸酯是一种以硼原子为中心、且具有硼-氧骨架的物质，硼酸酯可以和硼酸镁晶须之间产生良好的物理吸附作用，从而改善硼酸镁晶须与高分子基体之间的相容性。但硼酸酯作为偶联剂时，其主要依靠分子间作用力与硼酸镁晶须表面相结合，由于分子间作用力所引起的物理吸附结合力较化学键弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都比较快，易造成改性后的硼酸镁晶须在外界环境改变时性能不稳定。另外，当采用硼酸酯作为偶联剂对硼酸镁晶须进行改性后，还需要后处理，耗时长，工艺也相对复杂。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种采用等离子体活化-接枝的方技术进行硼酸镁晶须的表面改性方法，该表面改性方法使得硼酸镁晶须表面包覆了一层有机包覆膜，从而达到对硼酸镁晶须的表面进行改性的目的；且该表面改性方法依靠化学键结合，结构稳定，改性时间短。等离子体活化-接枝技术是先用非聚合性气体产生的等离子与硼酸镁晶须的表面作用，使硼酸镁晶须的表面产生活性基团，然后通入聚合性气体，在放电状态下产生自由基，并与硼酸镁晶须的表面的活性基团反应，接枝到硼酸镁晶须的表面。在硼酸镁晶须的表面形成一层有机包覆膜，从而达到表面改性的目的。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种硼酸镁晶须的表面改性方法，包括步骤：A、将硼酸镁晶须置于等离子设备中，并将所述等离子设备进行抽真空；B、将非聚合性气体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第一气压和第一放电功率，使所述非聚合性气体在电场作用下放电产生第一等离子体，所述第一等离子体与所述硼酸镁晶须的表面反应，所述硼酸镁晶须的表面产生活性基团；C、停止引入所述非聚合性气体，同时将聚合性单体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第二气压和第二放电功率，使所述聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子体，所述第二等离子体与所述活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。

进一步地，在所述步骤A中，将所述等离子设备抽真空至其真空度为5Pa～10Pa。

进一步地，在所述步骤B中，将所述非聚合性气体通入至所述等离子设备中，直至所述等离子设备的压强为40Pa～90Pa。

进一步地，在所述步骤B中，所述非聚合性气体选自Ar、O₂中的任意一种。