本发明专利技术涉及功能材料技术领域，提供一种改性有机硅复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将氧化硼、硼粉和硼化镁经活化后得到前驱物；(2)将步骤(1)得到的前驱物与氨气进行烧结，得到氮化硼纳米管粗品；(3)将步骤(2)得到的氮化硼纳米管粗品在酸溶液中经过热处理后，洗涤得到预处理氮化硼纳米管；(4)将(3)得到的预处理氮化硼纳米管加入到硝酸亚铈乙醇溶液中，调节pH值后得到CeO2@BNNTs；(5)将步骤(4)得到的CeO2@BNNTs与苯基硅橡胶、气相法二氧化硅、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯混合得到浆料，浆料经过固化得到改性有机硅复合材料，其具有耐高温、低介电、低损耗的性能。的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种改性有机硅复合材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及一种改性有机硅复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]氮化硼纳米管(BNNTs)类似于一维碳纳米管，具有良好的耐高温、抗氧化、热传导、电绝缘和中子吸收等性能。与碳纳米管相比，BNNTs除了具有较好的力学强度和轻质特征，其耐高温和抗氧化性能更优于碳纳米管；另一方面，氮化硼纳米材料与聚合物之间的界面结合力优于相应的碳纳米材料，适宜作为高分子材料的功能增强填料；而且，氮化硼纳米材料拥有稳定的电绝缘特性也是区别于碳纳米材料的重要特征。从整体来看，BNNTs在热界面材料、耐高温材料、辐射屏蔽材料、生物医药材料等领域有广阔的应用前景。但若单纯依靠BNNTs来显著提升复合材料的综合性能，还需在其表面进行一定功能化修饰来达到增效改性的目的。
[0003]为了满足有机硅复合材料耐热性大幅提升的需求，并同时保证其他性能(介电、弹性、导热)，通过引入多维复合型填料与助剂是一种最为简便、快速且有效的提高有机硅材料性能的改性方法。但目前来看，多维度填料以及多元复合填料的改性技术仍然存在着在基体中分散均匀性差、耐温性提升有限、对综合性能提升的效果尚不明晰。
[0004]因此，针对以上不足，需要提供一种新型有机硅复合材料，改善其综合性能。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题在于现有的有机硅材料耐温性能有限、均匀性差、综合性能较低，针对现有技术中的缺陷，提供一种改性有机硅复合材料及其制备方法和应用。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种改性有机硅复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0007](1)将氧化硼、硼粉和硼化镁经活化后得到前驱物；
[0008](2)将步骤(1)得到的前驱物与氨气进行烧结，得到氮化硼纳米管粗品；
[0009](3)将步骤(2)得到的氮化硼纳米管粗品在酸溶液中经过热处理后，洗涤得到预处理氮化硼纳米管；
[0010](4)将(3)得到的预处理氮化硼纳米管加入到硝酸亚铈乙醇溶液中，调节pH值后得到CeO2@BNNTs；
[0011](5)将步骤(4)得到的CeO2@BNNTs与苯基硅橡胶、气相法二氧化硅、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯混合得到浆料，浆料经过固化后得到所述改性有机硅复合材料。
[0012]本专利技术针对以上所存在的问题，通过球磨法活化处理硼源及催化剂粉体，并水平烧结制得BNNTs；然后对所制BNNTs表面修饰氧化铈粒子(CeO2)，制得CeO2@BNNTs纳米填料；最后将CeO2@BNNTs与苯基硅橡胶、气相法二氧化硅、固化剂混合均匀，采用流延法制得纳米改性有机硅复合材料。该复合材料具有耐高温、低介电、低损耗的性能。
[0013]CeO2@BNNTs的中文释义为：氧化铈@氮化硼纳米管填料。
[0014]优选地，步骤(1)中所述氧化硼、硼粉和硼化镁的质量比为(3～4):(1.5～2.5):(1～1.2)，例如可以是3:1.5:1、3.5:1.6:1.1、3.8:2:1.1或4:2.5:1.2等等。
[0015]优选地，步骤(1)中所述活化为：使用球磨机进行球磨处理；
[0016]优选地，所述球磨机中的磨珠直径为15mm、10mm或5mm；在本专利技术中，球磨机中15mm直径的球含有150g，10mm直径的球，含有220g，5mm直径的球含有650g。
[0017]优选地，所述球磨机中的磨珠材质为钢球或锆球。
[0018]优选地，所述球磨处理的时间为12～18h，例如可以是12h、13h、14h、15h、16h、17h或18h等。
[0019]优选地，所述球磨处理的转速为260～300r/min，例如可以是260r/min、270r/min、280r/min、290r/min或300r/min等。
[0020]优选地，所述球磨处理的球料比为(100～120):(1～1.5)，例如可以是100:1、100:1.2、100:1.3、100:1.4、100:1.5、110:1、120:1.5等等。该球料比指的是，磨珠质量与总物料质量的比例，其中总物料质量为氧化硼、硼粉和硼化镁的总质量。在本专利技术中，增加物料的比表面积，可以提高后期表面氧化铈粒子的反应面积，更有利于氧化铈粒子的反应。
[0021]优选地，步骤(2)中所述氨气的流量为200～500sccm，例如可以是200sccm、300sccm、400sccm或500sccm等。
[0022]优选地，步骤(2)中所述烧结的温度为1000～1500℃，例如可以是1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或1500℃等。
[0023]优选地，步骤(2)中所述烧结的时间为4～6h，例如可以是4h、5h或6h等。
[0024]优选地，步骤(3)中所述酸溶液为硝酸溶液；
[0025]优选地，所述硝酸溶液的浓度为30％～35％；例如可以是30％、31％、32％、33％、34％或35％等。本专利技术中，特定浓度的硝酸溶液，可以更好的促使纳米管表面活化，优选上述浓度范围的硝酸溶液，具有更好的效果；硝酸浓度指的是质量浓度。
[0026]优选地，所述硝酸溶液的体积为300～500mL，例如可以是300mL、350mL、400mL、450mL或500mL等。
[0027]步骤(3)中经过硝酸溶液处理热处理后，一般使用去离子水和乙醇反复进行洗涤，烘干后得到预处理氮化硼纳米管。
[0028]优选地，步骤(3)中所述热处理的温度为120～150℃，例如可以是120℃、130℃、140℃、150℃等。
[0029]优选地，步骤(3)中所述热处理的时间为12～24h，例如可以是12h、15h、18h、19h、20h、24h等。
[0030]优选地，所述步骤(4)中所述硝酸亚铈乙醇溶液的浓度为0.2～0.5mol/L，例如可以是0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L或0.5mol/L等。本专利技术在加入硝酸亚铈乙醇溶液的过程中，一般需要进行超声处理。
[0031]优选地，步骤(4)中所述硝酸亚铈乙醇溶液的体积为350～660mL，例如可以是350mL、400mL、450mL、500mL、550mL、600mL或660mL等。
[0032]优选地，步骤(4)中所述预处理氮化硼纳米管的质量为2～5g，例如可以是2g、3g、4g或5g等。
[0033]优选地，步骤(4)中所述调节pH值为将pH调节至9.5～10.5，例如可以是9.5、9.7、10.0、10.2或10.5等。
[0034]优选地，步骤(4)中所述调节pH值为使用氢氧化钠溶液调节pH值。在使用氢氧化钠溶液调节pH值的过程，一般通过滴加的方式并伴随着搅拌进行。在调节pH值之后，进行抽滤，通过多次洗涤，使得产品CeO2@BNNTs至中性。
[0035]优选地，步骤(5)中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改性有机硅复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：(1)将氧化硼、硼粉和硼化镁经活化后得到前驱物；(2)将步骤(1)得到的前驱物与氨气进行烧结，得到氮化硼纳米管粗品；(3)将步骤(2)得到的氮化硼纳米管粗品在酸溶液中经过热处理后，洗涤得到预处理氮化硼纳米管；(4)将(3)得到的预处理氮化硼纳米管加入到硝酸亚铈乙醇溶液中，调节pH值后得到CeO2@BNNTs；(5)将步骤(4)得到的CeO2@BNNTs与苯基硅橡胶、气相法二氧化硅、二月桂酸二丁基锡、正硅酸乙酯混合得到浆料，浆料经过固化后得到所述改性有机硅复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氧化硼、硼粉和硼化镁的质量比为(3～4):(1.5～2.5):(1～1.2)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述活化为：使用球磨机进行球磨处理；优选地，所述球磨机中的磨珠直径为15mm、10mm或5mm；优选地，所述球磨机中的磨珠材质为钢球或锆球；优选地，所述球磨处理的时间为12～18h；优选地，所述球磨处理的转速为260～300r/min；优选地，所述球磨处理的球料比为(100～120):(1～1.5)。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述氨气的流量为200～500sccm；优选地，步骤(2)中所述烧结的温度为1000～1500℃；优选地，步骤(2)中所述烧结的时间为4～6h。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述酸溶液为硝酸溶液；优选地...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰天，张春波，董立超，蔡汝峰，张昊，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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