对氧化铝进行表面处理的方法技术

本发明专利技术属于无机/有机复合材料，特别涉及用一种大分子表面改性剂对氧化铝进行表面处理的方法。用本发明专利技术处理过的氧化铝可用于制备高性能的复合材料。本发明专利技术是将氧化铝颗粒和水性丙烯酸树脂在超声的条件下混合，形成水性丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物，随后在具有强机械剪切作用力的设备上对复合物实施反复的研磨，干燥后得到经聚丙烯酸树脂处理的氧化铝，即得到聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物；该聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物可直接或粉碎后和聚烯烃(如高密度聚乙烯)熔融共混。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机/有机复合材料，特别涉及用一种大分子表面改性剂(水性丙烯 酸树脂)。用本专利技术处理过的氧化铝可用于制备高性能的复 合材料。
技术介绍
无机填料由于存在表面能比较大、易团聚且团聚体大等缺点，在填充聚合物制备 复合材料时，二者的界面结合力较差，从而对复合材料的加工性能和成品性能都产生不良 影响。因此需要对无机填料进行表面处理，从而降低其表面能以提高无机填料和聚合物之 间的界面结合力以及无机填料在聚合物中的分散性。目前对无机填料进行表面处理常用的表面处理剂主要是偶联剂类的硅烷和钛酸 酯及表面活性剂类的硬脂酸，用这些表面处理剂处理无机填料时，虽然可以改善无机填料 与聚合物间的界面结合力以及无机填料在聚合物中的分散性，但是由于无机填料表面的处 理剂分子与聚合物只能通过分子链之间的相互扩散形成物理结合，而传统的偶联剂和表面 活性剂等表面处理剂的有机链段短，在与基体聚合物的分子链进行相互扩散时结合力较 弱，因此用这些表面处理剂处理无机填料后对材料性能的提高有限。而用弹性体类大分子 表面处理剂处理无机填料时需首先用小分子表面处理剂对无机填料进行表面处理，然后再 将用小分子表面处理剂处理过的无机填料粉体与大分子表面处理剂进行分子链缠结，这样 处理无机填料的表面时需要进行两步工艺，否则，复合材料力学性能的提高很有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以解决氧化铝作为导热 填料会牺牲力学性能，从而得到综合性能良好的材料。本专利技术中原理是氧化铝颗粒和水性丙烯酸树脂在 超声的条件下混合，形成水性丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物，随后在具有强机械剪 切作用力的设备上对复合物实施反复的机械剪切作用，干燥后得到经丙烯酸树脂处理的氧 化铝，即得到丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物；该丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物可直接 和聚烯烃(如高密度聚乙烯)熔融共混，其优选条件是在高速粉碎机中先将丙烯酸树脂包 覆氧化铝的复合物粉碎成微米级别的丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物颗粒，然后再将粉碎 后得到的丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物颗粒和聚烯烃(如高密度聚乙烯)熔融共混。本专利技术的对氧化铝颗粒进行表面处理的方法包括以下步骤(1).在容器中，用去离子水稀释水性丙烯酸树脂，得到水性丙烯酸树脂分散液；(2).将步骤(1)得到的盛有水性丙烯酸树脂分散液的容器放置在超声波中，在 进行超声分散及搅拌下加入原料氧化铝颗粒，得到水性丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复 合物；其中，水性丙烯酸树脂固含量为原料氧化铝颗粒重量的0. 1 15% (优选为0. 5 3% )；(3).将步骤( 得到的水性丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物在具有强机械 剪切作用力的设备上进行反复的研磨；干燥(一般优选是在温度为50 80°C的条件下进 行干燥)，得到丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物。在应用步骤C3)得到的丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物时，可进一步对该丙烯酸 树脂包覆氧化铝的复合物进行粉碎。步骤(1)所述的水性丙烯酸树脂分散液的浓度为0. 5 55wt%。步骤⑵所述的超声分散的时间是0. 5 5小时；所述的超声波的功率是50Hz。所述的具有强机械剪切作用力的设备是三辊研磨机或开放式炼胶机等。所述的粉碎优选是在高速粉碎机中粉碎。所述的研磨的时间是0. 5 5小时。所述的干燥的时间是3 100小时。所述的原料氧化铝的粒径为0. 1 5 μ m。所述的水性丙烯酸树脂优选是聚丙烯酸树脂。本专利技术是用水性丙烯酸树脂作为大分子表面处理剂对氧化铝颗粒进行表面处理， 能显著改善氧化铝颗粒表面的疏水性；得到的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物在和聚烯 烃(如高密度聚乙烯)熔融共混时，有利于增强氧化铝和聚烯烃(如高密度聚乙烯)界面 的结合力，及氧化铝在聚烯烃中的分散性，提高材料的力学性能和导热性能等，其优越性突 出表现在拉伸强度和弹性模量。用本专利技术得到的丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物填充在高密度聚乙烯中，在保持 热导率的同时对高密度聚乙烯的拉伸强度和弹性模量的提高有明显的效果，如图1至图4 所示。本专利技术是用水性丙烯酸树脂作为大分子表面处理剂，并用水作为介质，相对于其 它大分子表面处理剂(如乙丙橡胶类)省去了用小分子处理剂预处理的步骤，因此改进了加工工艺。附图说明图 1伸强度图。图 2 性模量图。图 3 伸强度图。图 4 性模量图。具体实施例方式实施例1(1).在烧杯中，用去离子水稀释30g聚丙烯酸树脂，得到浓度为9wt %的聚丙烯酸 树脂分散液；.本专利技术实施例5的粒径为4. 7微米的氧化铝与高密度聚乙烯复合材料的拉 .本专利技术实施例5的粒径为4. 7微米的氧化铝与高密度聚乙烯复合材料的弹 .本专利技术实施例7的粒径为0. 1微米的氧化铝与高密度聚乙烯复合材料的拉 .本专利技术实施例7的粒径为0. 1微米的氧化铝与高密度聚乙烯复合材料的弹(2).将步骤(1)得到的盛有聚丙烯酸树脂分散液的烧杯放置在功率为50HZ的超 声波中，在进行超声分散及搅拌下加入粒径为4. 7 μ m的氧化铝颗粒970g，超声分散1. 5小 时后得到聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物；(3).将步骤( 得到的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物在三辊研磨机上 反复研磨2小时；在温度为70°C的真空烘箱中真空干燥M小时，得到经聚丙烯酸树脂处理 的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物。实施例2 (1).在烧杯中，用去离子水稀释30g聚丙烯酸树脂，得到浓度为9wt %的聚丙烯酸 树脂分散液；(2).将步骤(1)得到的盛有聚丙烯酸树脂分散液的烧杯放置在功率为50HZ的超 声波中，在进行超声分散及搅拌下加入粒径为0. 5μπι氧化铝颗粒970g，超声分散1. 5小时 后得到聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物；(3).将步骤( 得到的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物在三辊研磨机上 反复研磨2小时；在温度为70°C的真空烘箱中真空干燥M小时，得到经聚丙烯酸树脂处理 的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物。实施例3(1).在烧杯中，用去离子水稀释30g聚丙烯酸树脂，得到浓度为9wt %的聚内烯酸 树脂分散液；(2).将步骤(1)得到的盛有聚丙烯酸树脂分散液的烧杯放置在功率为50HZ的超 声波中，在进行超声分散及搅拌下加入粒径为0. 1 μ m氧化铝颗粒970g，超声分散1. 5小时 后得到聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物；(3).将步骤( 得到的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物在三辊研磨机上 反复研磨2小时；在温度为70°C的真空烘箱中真空干燥M小时，得到经聚丙烯酸树脂处理 的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物。实施例4(1).在烧杯中，用去离子水稀释15g聚丙烯酸树脂，得到浓度为5wt %的聚丙烯酸 树脂分散液；(2).将步骤(1)得到的盛有聚丙烯酸树脂分散液的烧杯放置在功率为50HZ的超 声波中，在进行超声分散及搅拌下加入粒径为4. 7μπι氧化铝颗粒485g，超声分散1. 5小时 后得到聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物；(3).将步骤( 得到的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物在三辊研磨机上 反复研磨2小时；在温度为70°C的真空烘箱中真空干燥M小时，得到经聚丙烯酸树脂处理 的聚丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物。实施例5分别称取实施例1得到的经聚丙烯酸树脂处理的聚丙烯酸树本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种对氧化铝颗粒进行表面处理的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：（１）．在容器中，用去离子水稀释水性丙烯酸树脂，得到水性丙烯酸树脂分散液；（２）．将步骤（１）得到的盛有水性丙烯酸树脂分散液的容器放置在超声波中，在进行超声分散及搅拌下加入原料氧化铝颗粒，得到水性丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物；其中，水性丙烯酸树脂固含量为原料氧化铝颗粒重量的０．１～１５％；（３）．将步骤（２）得到的水性丙烯酸树脂包覆氧化铝颗粒的复合物在具有强机械剪切作用力的设备上进行反复的研磨；干燥，得到丙烯酸树脂包覆氧化铝的复合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马永梅，张婧坤，杨继萍，张帅，曹新宇，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11