[发明专利]一种表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料及其制备方法和用途，对所述氮化硼表面采用一种温和、高效的改性方法，在强碱环境下，对氮化硼预羟基化处理使得氮化硼表面的硼氮键断开而引入大量的硼羟基和氨基，硼羟基上的氢氧键和氮氢键脱去氢，形成氧自由基和氮自由基；再与取代或未取代的苯胺基酸化重氮盐在酸/铁粉溶液中进行反应，在氮化硼表面接枝大量的取代或未取代的苯胺基。所述表面胺基化的氮化硼具有极高的分散性能，其分散在尼龙体系中不会发生团聚现象；且由于所述表面胺基化的氮化硼表面中含有活性较高的氨基，其可以与尼龙分子链端基的羧基发生接枝反应，从而制备高分散性的表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料。

技术领域

本发明涉及一种氮化硼/尼龙复合材料，具体涉及一种高分散性的表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

尼龙(PA)是一种应用广泛的工程塑料，因其具有良好的刚性、耐油耐磨等优异的综合性能，在汽车制造业、电子工业、航空工业等许多领域有着广泛的应用。但由于其具有强极性的特点，吸水率高、尺寸稳定性和电性能差，且其在干态和低温下具有脆性大、冲击强度差的缺点，导致其使用寿命缩短，这些缺陷极大地限制了它的应用。

为了改善这些不足，众多科研工作者们尝试用其它类型的材料与尼龙共混最终制得综合性能优异的复合材料，扩大了市场的应用范围。

目前，根据文献报道，对尼龙进行改性的方法主要为纳米粒子共混改性尼龙、纤维共混改性尼龙和多元复合材料改性尼龙。其中，随着纳米技术的不断研究和发展，纳米粒子添加到塑料中发挥了独特的效果，使塑料纳米复合材料具有优异的力学和热学性能。

氮化硼具有高导热系数和优异的耐高温性能，同时还有优良的宽带隙、电绝缘性和耐化学腐蚀性，特别是¹⁰B同位素具有中子吸收能力，因此赋予了氮化硼良好的中子吸收性能。这些特性使氮化硼在许多方面具有良好的潜在应用，例如应用于高温工作下的半导体器件、高温热传导复合材料、光电材料以及防中子辐射材料等。这里，纳米氮化硼表现的性能均优于微米氮化硼。但是纳米氮化硼作为一种纳米材料，其固有的易团聚性能使其在制备复合材料时有分散性差、界面结合力弱等缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种表面胺基化的氮化硼及其制备方法和用途；所述表面胺基化的氮化硼具有较好的分散性，其分散于尼龙体系中不易发生团聚，且界面结合力强。所述方法具有简单、高效、温和等优势，使氮化硼表面具有特殊的功能性。

本发明的目的之二在于提供一种表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料及其制备方法和用途；所述表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料具有冲击强度高、流动性好等综合性能优异的特点。所述复合材料因氮化硼表面特殊的功能性，可以提高其在尼龙中的分散性，且提高其与尼龙的相容性。所述复合材料因表面胺基化的氮化硼的加入，提高了氮化硼在尼龙中的分散性和界面结合力，得到了分散性能良好的表面胺基化的氮化硼/尼龙复合材料。

本发明采用的技术方案如下：

一种表面胺基化的氮化硼的制备方法，所述方法包含如下步骤：

(1)将氮化硼与强碱化合物进行反应，制备得到预羟基化的氮化硼；

(2)将预羟基化的氮化硼加入酸溶液，在铁粉催化作用下，与取代或未取代的苯胺基酸化重氮盐反应，得到表面胺基化的氮化硼，所述取代或未取代的苯胺基酸化重氮盐具有式(I)所示的结构：

式(1)中，R₁选自烷基或烷氧基；n为0-4之间的整数；X选自酸根离子。

在本发明的一个优选方案中，所述的烷基选自C₁-C₁₆的烷基，还优选地，所述的烷基选自C₁-C₈的烷基，进一步优选地，所述的烷基选自C₁-C₄的烷基。