[发明专利]一种环保型VP嵌段共聚物及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种环保型VP嵌段共聚物及其制备方法和用途，其制备方法为：将N‑乙烯基吡咯烷酮、巯基乙醇、引发剂、溶剂加入烧瓶中，在氮气保护下反应；反应完成后，减压蒸除溶剂及残留单体，得PNVP‑OH；将PNVP‑OH、RAFT试剂、碳二亚胺衍生物、4‑二甲氨基吡啶、二氯甲烷在氩气保护下常温反应，反应完成后，经冰环己烷沉淀处理，再经乙醚重复洗涤，干燥，得大分子链转移剂PA；将PA、苯乙烯、衣康酸酐、引发剂、溶剂在氮气保护下反应，经甲醇沉淀处理，乙醚重复洗涤，干燥，即得VP嵌段共聚物。本发明的VP嵌段共聚物用于改性AlN粉体的表面改性，改性后的AlN粉体具有优异的抗水解能力、良好的水基分散性。

技术领域

本发明属于AlN陶瓷改性技术领域，具体涉及一种环保型VP嵌段共聚物及其制备方法和用途。

背景技术

AlN陶瓷具有优良的绝缘性、导热性、耐高温性、耐腐蚀性以及与硅的热膨胀系数相匹配等优点，可以大规模应用于集成电路及大功率器件封装及散热材料；制备耐火材料、坩埚的表面防护、结构材料的性能增强等，而高纯的AlN陶瓷呈透明状，还可以作为光学器件。AlN粉体是制备AlN陶瓷的原料，它的性质对AlN陶瓷的制备工艺以及陶瓷性能有直接影响。但是，AlN粉体表面极为活泼，易于空气中的水蒸气发生水解反应，严重影响AlN陶瓷的性能，同时提升了AlN粉体的运输和存储成本。另一方面AlN粉体的易水解特性也阻碍AlN陶瓷水基流延成型工艺的发展，传统的非水基成型工艺成本高、均匀性差、污染环境。所以研究AlN粉体的水解行为及提高其抗水解性能就显得尤为重要。

目前改性氮化铝抗水解的效果显著之一的是利用无机酸或硅烷偶联剂等改性AlN粉体，在氮化铝表面形成单分子的钝化层膜，包裹氮化铝，隔离水层，从而实现抗水解的效果。中国专利CN 105777137介绍了一种稀土盐溶胶进行AlN粉体表面改性的方法；CN101508573介绍了一种采用含氧酸，如磷酸盐、硅酸等，进行表面处理的方法；CN 107954725介绍了一种偶联剂与有机酸联合使用，进行表面包覆的处理方式，可以有效改善AlN粉体在高温下的抗水解效果；尽管上述方法都一定程度上提升了AlN粉体的抗水解性能，但也存在一定的不足。一方面利用无机酸、偶联剂处理，会不可避免的引入硅、磷等杂质元素，影响导热性能，另一方面，现有的改性方式都没有对改性后粉体的分散效果上有任何的关注，而AlN粉体良好的水基浆料分散性能，是制备高性能陶瓷基本的基础。因此，现有的抗水解处理方式很难满足粉体抗水解同时不引入杂质元素且具有高分散性能的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种环保型VP嵌段共聚物及其制备方法和用途。通过对共聚物结构的合理设计，一方面实现了对粉体的表面包覆改性，提升抗水解性能，另一方面基于聚合物超分散剂结构，可以有效提高AlN粉体在水基浆料中的分散效果，达到低粒径、高分散度的分散要求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种环保型VP嵌段共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)端羟基PNVP-OH的制备

将N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、巯基乙醇、引发剂、溶剂加入烧瓶中，在氮气保护下进行均聚反应，反应温度75～95℃，反应时间8～20小时；反应完成后，减压蒸除溶剂及残留单体，得端羟基PNVP-OH，端羟基PNVP-OH的结构如下：

(2)大分子链转移剂PA的制备

将PNVP-OH、RAFT试剂、碳二亚胺衍生物、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、二氯甲烷加入氩气保护的烧瓶中，常温下反应24～48小时，PNVP-OH的端羟基与RAFT试剂的羧基在催化作用下进行酯化反应，反应完成后，经冰环己烷沉淀处理，再经乙醚重复洗涤，干燥，得大分子链转移剂PA；

(3)VP嵌段共聚物的制备