一种功能化氮化硼及基于其的阻燃导热硅橡胶制造技术

本发明专利技术公开了一种功能化氮化硼及基于其的阻燃导热硅橡胶，首先通过强酸处理以增加氮化硼表面润湿性，然后通过水热法在氮化硼表面原位生长钴酸铜，制备出BN

【技术实现步骤摘要】
一种功能化氮化硼及基于其的阻燃导热硅橡胶


[0001]本专利技术属于阻燃、导热材料领域，具体涉及一种功能化氮化硼及基于其的阻燃导热硅橡胶。

技术介绍

[0002]硅橡胶(SR)被广泛应用于制备电缆、汽车零部件，然而硅橡胶有着阻燃性能差且热导率低的缺点，严重影响着其使用安全性，限制了其应用范围，因此研究具有阻燃和导热功能的硅橡胶复合材料具有重要意义。
[0003]六方氮化硼是一种具有片层结构的晶体，并且有着优异的热稳定性、热导率和耐化学腐蚀性，被广泛使用在各个领域。氮化硼具有二维片层结构，可以通过发挥良好的物理屏障作用来提高炭层密度，因此具有一定的阻燃性能。但是未经改性的氮化硼的阻燃效率较低，因此为了提高氮化硼的阻燃效率对其表面改性就变得非常重要。过渡金属化合物，如MnO2、CuMoO4和CoFe2O4，在聚合物燃烧过程中具有催化成炭作用。在各种过渡金属化合物中，CuCo2O4因低成本、多种可转换价态和优异的电化学性能而成为一种有前途的候选材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于开发一种功能化氮化硼，使其具备优异的阻燃和导热性能，将其添加到硅橡胶中制得阻燃、导热和力学性能优异的硅橡胶复合材料。
[0005]为实现目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术首先公开了一种功能化氮化硼，其特点在于：首先通过强酸处理以增加氮化硼表面润湿性，然后通过水热法在氮化硼表面原位生长钴酸铜，制备出栗子球状BN
‑
CuCo2O4杂化物(记为BNCC)，即为功能化的氮化硼。
[0007]本专利技术所述功能化氮化硼的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)BN的表面功能化：
[0009]将硫酸和硝酸混合后，加入BN粉末并超声至分散均匀，然后加热至80
‑
90℃并保温72
‑
80h，反应结束后，在搅拌的同时加入适量去离子水以稀释强酸溶液，静置，除去上清液，对所得白色浑浊液体进行离心，洗涤干燥，获得表面功能化的BN；
[0010](2)BN
‑
CuCo2O4杂化物的制备：
[0011]将表面功能化的BN加入去离子水中并超声至分散均匀，然后加入无水氯化铜(CuCl2)和六水氯化钴(CoCl2·
6H2O)并搅拌至混合均匀，再加入尿素并搅拌至混合均匀，获得混合液；将所述混合液倒入高压釜中，加热至120
‑
140℃并保温反应12
‑
15h；反应结束后，所得产物经过滤、洗涤、干燥，再在300
‑
400℃下煅烧1
‑
3h，即BN
‑
CuCo2O4杂化物。
[0012]进一步地，步骤(1)中，硫酸的质量浓度为90％
‑
98％，硝酸的质量浓度为60％
‑
68％，硫酸和硝酸的体积比为1
‑
2：3
‑
5。
[0013]进一步地，步骤(2)中，表面功能化的BN、去离子水、无水氯化铜和六水氯化钴的总质量与尿素的用量比为0.5
‑
1g：100
‑
150mL：4.2
‑
5.6g：2.5
‑
3.5g，且无水氯化铜和六水氯化
钴的摩尔比为2
‑
3：1
‑
2。
[0014]本专利技术还公开了一种阻燃导热硅橡胶复合材料，其包括按重量份数计的如下原料：硅橡胶100份，白炭黑30
‑
40份，过氧化二异丙苯(DCP)1
‑
2份，所述的BN
‑
CuCo2O4杂化物1
‑
5份。
[0015]进一步地，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
[0016]本专利技术所述阻燃导热硅橡胶复合材料的制备方法为：在密炼机中依次加入硅橡胶、白炭黑、过氧化二异丙苯与BN
‑
CuCo2O4杂化物，混炼均匀后在开炼机中压制成片，用平板硫化机硫化，获得阻燃导热硅橡胶复合材料。硫化条件为：温度170℃，压力5
‑
7MPa，时间18
‑
25min。
[0017]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0018]本专利技术先对氮化硼进行表面改性，增强其在水溶液中的分散性，再通过水热法成功在氮化硼(BN)表面原位生长钴酸铜(CC)制备出BN
‑
CuCo2O4(BNCC)杂化物，制得功能化氮化硼。将改性后的功能化氮化硼加入到硅橡胶体系中，制得了阻燃、导热和力学性能优异的硅橡胶复合材料。聚合物燃烧时，BNCC的热稳定性较好，而且BNCC具有很好的物理阻隔作用，在燃烧时会覆盖在疏松炭层的表面，使炭层变致密。BNCC会在基体燃烧过程中产生金属氧化物，使得硅橡胶的热释放量降低。其中生成的金属钴氧化物，具有催化作用，可以促进硅橡胶中Si
‑
CH3的断裂和自由基的耦合，形成Si
‑
C
‑
Si交联结构，使得炭层的致密性进一步增加，从而提高了复合材料的阻燃性能。同时，BNCC具有特殊的栗子球结构能够在基体中形成导热通路，提高复合材料的导热率。
附图说明
[0019]图1为实施例1所制备的BN
‑
CuCo2O4杂化物的SEM图。
[0020]图2中(A)和(B)分别是试样三和试样四的HRR曲线和THR曲线。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]本实施例按如下步骤制备硅橡胶复合材料：
[0024]1、BNCC的制备
[0025](1)BN的表面功能化：
[0026]首先，称取50mL质量浓度为98％的硫酸和150mL质量浓度为68％的硝酸加入到烧杯中，再加入5g BN粉末并超声至分散均匀，得到黄色粘稠液体。将超声后的液体加热至85℃并保温76h；反应结束后，在搅拌的同时加入适量去离子水以稀释强酸溶液，静置，除去上清液，离心所得白色浑浊液体，洗涤干燥，获得表面功能化的BN。
[0027](2)BNCC杂化物的制备：
[0028]将0.5g表面功能化的BN加入100mL去离子水中并超声至分散均匀，然后加入4.2g无水氯化铜和六水氯化钴的混合物(无水氯化铜和六水氯化钴的摩尔比为2：1)并搅拌至混合均匀，再加入2.5g尿素并搅拌至混合均匀，获得混合液；将混合液倒入高压釜中，加热至140℃并保温反应12h；反应结束后，所得产物经过滤、洗涤、干燥，再在300℃下煅烧3h，即获
得黑色BNCC杂化物。
[0029]2、硅橡胶复合材料的制备
[0030]按照表1的试样配方，在密炼机中依次加入硅橡胶、白炭黑、DCP与BNCC，混炼均匀后在开炼机压制成片，用平板硫化机硫化，获得阻燃导热硅橡胶复合材料。硫化条件为：温度1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能化氮化硼，其特征在于：首先通过强酸处理以增加氮化硼表面润湿性，然后通过水热法在氮化硼表面原位生长钴酸铜，制备出栗子球状BN
‑
CuCo2O4杂化物，即为功能化的氮化硼。2.一种权利要求1所述的功能化氮化硼的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)BN的表面功能化：将硫酸和硝酸混合后，加入BN粉末并超声至分散均匀，然后加热至80
‑
90℃并保温72
‑
80h，反应结束后，在搅拌的同时加入适量去离子水以稀释强酸溶液，静置，除去上清液，对所得白色浑浊液体进行离心，洗涤干燥，获得表面功能化的BN；(2)BN
‑
CuCo2O4杂化物的制备：将表面功能化的BN加入去离子水中并超声至分散均匀，然后加入无水氯化铜和六水氯化钴并搅拌至混合均匀，再加入尿素并搅拌至混合均匀，获得混合液；将所述混合液倒入高压釜中，加热至120
‑
140℃并保温反应12
‑
15h；反应结束后，所得产物经过滤、洗涤、干燥，再在300
‑
400℃下煅烧1
‑
3h，即BN
‑
CuCo2O4杂化物。3.根据权利要求2所述的功能化氮化硼的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，硫酸的质量浓度为90％
‑
98％，硝酸的质量浓度为60％
‑
68％，硫酸和硝酸的体积比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文总，姚乐，张智慧，边子唯，丁丁，贾若楠，张祎，周耀成，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：