[发明专利]一种氮化铝粉末的表面疏水改性方法

说明书

一种氮化铝粉末的表面疏水改性方法：将端羟基硅油溶液30～100份加入氮化铝粉末100份中，再添加去离子水0.1～1份，超声分散8～15min，然后添加催化剂0.1～2份，继续超声分散10～20min，得到均匀的溶液，将所得溶液烘干，即完成氮化铝粉末的表面疏水改性；本发明通过控制合适的表面改性剂的分子链长度，一方面做到与氮化铝粉体有效结合，形成疏水表面，另一方面又在表面保留合适的分子链长度，从而形成由氮化铝粉体连接而成的聚合物网络；改性后的氮化铝粉末疏水性能好，稳定性持久，能够有效解决氮化铝粉末在复合材料中的分散性和相容性问题，提高了复合材料的性能；本发明制备工艺简单易行，成本低廉。

(一)技术领域

本发明涉及一种氮化铝粉末的表面处理方法，具体涉及一种氮化铝粉末的表面疏水改性方法。

(二)背景技术

氮化铝陶瓷是目前应用最为广泛的陶瓷材料之一，其所用原料为氮化铝陶瓷粉体，由于该粉体具有高热导、耐高温、耐腐蚀以及耐磨损等优异性能而被广泛应用于和金属材料、高分子材料的复合。在与非极性基体混合过程中，由于氮化铝陶瓷粉体具有较强的亲水性，因此，复合过程中与非极性基体材料润湿性较差，复合均匀度和填充量都受到限制，复合材料的性能远达不到理论指标。为改善界面的润湿性，使复合材料的组织变得更加均匀，从而改善复合材料的性能，氮化铝粉末的改性受到国内外材料工作者的广泛关注，尤其是其改性方法的研究。氮化铝粉末改性的方法很多，综合国内外的研究方法，可归纳如下：

一、包覆改性法：粉体的表面包覆改性是指在原来单一组分的基元物质表面上，均匀地引入一种或者是多种其它组分的物质，以改变原来基元的基本性质的方法。氮化铝粉体包覆改性的方法主要有表面吸附、液相包覆、机械力化学法包覆改性。在2010年第5期第38卷的《硅酸盐学报》上公开的文章《表面涂覆氮化铝粉末的抗水化性》中研究了表面涂覆硬脂酸和吐温80对氮化铝粉末抗水化性能的影响。通过表面改性工艺在氮化铝粉末表面包裹一层有机化合物，能有效地抑制氮化铝与水的反应，阻碍水分子向氮化铝粉末表面侵蚀。在2014年第2期第35卷的《青岛科技大学学报》上公开的文章《改性氮化铝/三元乙丙橡胶复合材料导热性能和力学性能的研究》中通过酚醛树脂(PF)对氮化铝进行表面改性处理，增加了其在橡胶基体中的分散性。

二、表面化学改性：表面化学改性通过表面改性剂与粉体表面进行化学反应或化学吸附的方式完成。常用的表面改性剂有偶联剂、高级脂肪酸及其盐、不饱和有机酸和有机硅等。在2006年第5期的《电子元件与材料》上公开的文章《纳米氮化铝粉末表面修饰的研究》中研究了偶联剂-苯乙烯接枝改性剂对纳米AlN粉末进行表面改性，经表面修饰后的粉末对水呈现较强的非浸润性。在2005年第2期第28卷的《兵器材料科学与工程》上公开的文章《氮化铝颗粒表面镀铜及其增强铜基复合材料》中采用化学镀的方式在AIN颗粒表面包覆铜，增加了AIN颗粒与铜基体之间的界面结合强度，使复合材料在相对密度、硬度、屈服强度、导电性能及摩擦磨损性能等方面均有不同程度的提高。

从上面可以看出，目前的改性方法主要集中在偶联剂、有机酸等几个途径，然而，这些方法都没有考虑到改性后氮化铝粉体表面的状态，比如改性剂的分子链长度及其应用状态。偶联剂是最常用的表面改性剂，然而，其为单分子结构，过短的分子链使得形成单分子层非常困难，很难保证硅氧烷基团全部反应掉。当有剩余硅氧烷基团存在时，则仍然会有保留亲水性。另外，对于全部是非极性基团的单分子层包覆的氮化铝粉体来说，其与聚合物基体的结合又受到影响。而采用有机羧酸类包覆的话，有机长链又影响其高温的应用。

(三)发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提出采用有机硅长链分子作为表面改性剂，通过控制合适的表面改性剂的分子链长度，一方面做到与氮化铝粉体有效结合，形成疏水表面，另一方面又在表面保留合适的分子链长度，从而形成由氮化铝粉体连接而成的聚合物网络，这样，可以使得在复合过程中，聚合物基体有效地贯穿于该复合网络中间，形成更加均匀的复合体。

本发明的技术方案如下：

一种氮化铝粉末的表面疏水改性方法，所述方法为：