提高片状氮化硼应用性能的关键：羟基改性-兰陵化工集团

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公开日： 2007.01.03
申请人：山东省科学院新材料研究所
地址： 250014山东省济南市历下区科院路19号
发明人：李晓俊;刘丰国
专利代理机构：济南金迪知识产权代理有限公司
代理人：鲍光明 a.侵蚀。当高流【兰陵化工集团涂料油漆】7天长假爽吧!

提高片状氮化硼应用性能的关键：羟基改性

六方氮化硼（h-BN）之所以会有“白石墨”的称号，是因其在某种程度上与石墨很是相似，如片状形状、良好的润滑性能、吸附性能好、热稳定性好等，同时还能呈现松散、润滑、质轻质软等性状，可加工性强，在光电、环保及日化等领域应用广泛。h-BN之所以性能如此优越，是因为它原子间以sp2方式杂化，存在很强的共价键作用，而片层之间仅存在弱的范德华力。同时，由于结构中的电子都被束缚在极性原子上，很难移动，因此能表现出优异的电绝缘性，再配合上较低的热膨胀系数、较高的传热系数、高化学稳定性、高抗氧化性，使h-BN的纳米片（BNNSs）成为一种有效的片层状填料，而且近年来在防腐涂料领域中的研究也有所进展涂料在线coatingol.com。h-BN纳米片不过要想彻底发挥出h-BN的性能优势也不是那么简单，举个“防腐涂料”的例子：目前市售h-BN粉末的尺寸通常在几百纳米到几十微米的范围内，层与层之间相互堆叠，层数较多。但就算使用BNNSs，也会由于表面能较高，表面官能团少，在涂料体系中存在易团聚、相容性差等问题，限制其在涂料体系中的应用。因此为了提升h-BN在涂料体系的应用优势，必须要对其进行功能化改性。BN在防腐涂料中的应用目前h-BN功能化改性的方法较多，例如利用球磨和超声等手段可以为h-BN修饰上—OH、醚键（—OR）、—NH2、烷基（—R）、卤素（—X）和杂原子（C和O）等基团。改性基团可以促进h-BN在聚合物树脂基体中分散，也可以作为反应活性基团继续进行h-BN的后续接枝改性。与其他基团改性相比，羟基改性的方法种类较多，被认为是最具应用前景的h-BN改性方法，因此下文中将主要介绍一下它。01 氮化硼羟基化改性在h-BN表面羟基化修饰的过程中，—OH基团优先与h-BN表面的B位点结合。当多种不同类型的基团同时修饰到h-BN时，这些基团也同样优先与B原子结合。因此，h-BN的羟基化的重点和难点在于实现B原子的化学活化，即B—N键的断裂。
研究证明，B—N键的断裂在强机械作用力、高温高压、强酸强碱或强氧化等特殊条件下更容易实现。因此h-BN的羟基化可根据作用方式的不同，分为物理法和化学法。另外，由于该过程往往伴随着h-BN片层的剥离，因此产物多为羟基化BNNSs。①物理法制备羟基化h-BN通过超声、球磨等物理手段处理块状h-BN时，h-BN纳米片在强的物理作用下会从原始块状h-BN上剥离和断裂，使得B原子位点充分暴露，容易与具有高化学势的—OH结合，从而实现h-BN的羟基化改性。球磨法原理例：Lee等在h-BN中加入浓NaOH溶液，并对其进行球磨处理，制备出了羟基化h-BN纳米片。得到的纳米片的平均横向尺寸为1.5μm，面内结构规整，并且产率高达18%。产物可在多种溶剂中形成稳定的分散体。高速球磨产生的剪切力使h-BN纳米片脱落断裂，活性位点暴露后与—OH结合，实现了h-BN的羟基化，整个过程通过机械剪切和化学剥离共同完成。Lin等采用超声法实现h-BN羟基化，h-BN在水浴超声中处理8~24h并将上清液离心后，块状h-BN被成功剥离成单层或少层的h-BN纳米片。在水浴超声环境下，h-BN纳米片断裂，缺陷位点的B—N键可能会受到水中氧原子的攻击，进而完成羟基化。②化学法制备羟基化h-BN除了物理方法，还可以通过某些特殊的化学试剂与h-BN之间的化学作用实现h-BN的剥离、片层断裂和羟基化改性。化学试剂通常为熔融氢氧化物、过氧化氢等，在这些试剂作用下，h-BN片层的边缘会发生自卷曲，同时体系中的离子如OH—会插层进入到卷曲的h-BN片层之间，从而使h-BN纳米片逐渐从块状h-BN上剥离，同时实现羟基化改性。例：Li等发现熔融的氢氧化物可以实现h-BN的羟基化。他们将KOH和NaOH固体混合物研磨处理后，与h-BN混合放入180℃高压釜中处理2h。反应产物经过滤离心即可得到羟基化的h-BN，产率高达19%。通过对h-BN进行过氧化氢处理也可以实现其羟基化。Zhi等研究发现，过氧化氢溶液中生成的氧自由基可以与h-BN上的B位点发生反应，使其羟基化。Sainsbury等在此基础上，先将烷氧基共价接枝到B位点后，再通过过氧化氢/浓硫酸的混合溶液对接枝的h-BN进行水解去官能化，最终成功检测到了羟基的存在，实现了h-BN的羟基化改性。02 羟基化h-BN在复合材料中的应用经过羟基化改性后的h-BN在水中的溶解度可以达到0。2mg/mL，在聚合物中的分散性也得到了明显改善，这极大地拓展了h-BN在聚合物中的应用潜力。如h-BN的高导热系数可以更快地转移树脂中堆叠的热量，使复合材料的导热性能得到增强；h-BN的刚度可以允许更大的应力从基体转移到填料上，从而提高复合材料的机械性能；此外，无机填料和有机基体之间的键桥会导致界面极化，进而增强复合材料的介电常数。
导热硅胶片是氮化硼重要的应用领域之一与纯树脂相比，经羟基化h-BN增强的树脂基复合材料的导热性能、拉伸强度和杨氏模量等均得到了一定程度的提高，但由于羟基化改性的h-BN中B—N与B—O键和聚合物的碳链的极性差异过大，聚合物中h-BN与树脂之间会产生缝隙和裂痕，进而形成热边界电阻，导致材料中无法形成连续的导热路径。因此，经羟基化h-BN改性的复合材料的导热性能的增强幅度并不明显。研究指出，为充分发挥h-BN优异的导热性能，可通过对羟基进行后续的改性，从而获得更多结构与类型的h-BN衍生物，以实现其在树脂基体中的良好分散。
资料来源：羟基化改性氮化硼纳米材料的研究进展，纵统，张有为，刘平桂。六方氮化硼在防腐涂料中的应用研究进展，姚久提，魏铭，刘晓芳，胡可，叶桐，董群锋，杨立峰。【兰陵化工集团涂料油漆】摘要：水性环氧涂料是由水性环氧树脂与复合型改性聚酞胺树脂及其它辅助材料配制而成，近年来，有关环境污染限制的法律与法规相继出台，其中涉及涂料行业的就有VOC的排放限制，由于传统的溶剂型涂料中的VOC不仅对环境造成污染，而且对人体危害极重，国家严格限制VOC的排放。水性环氧涂随着全球范围内的能源紧张和环境保护法的不断完善，VOC(挥发性有机化合物)排放受到限制，涂料工业将朝向“四化”方向发展，即“水性化、光固化、粉末化和高固体分化”，低固含的溶剂型涂料将会逐步被取代掉。　　近年来，大家对水性涂料的关注度越来越高，水性涂料在涂料领域的应用也日益扩大，已经替代了不少溶剂型涂【兰陵化工集团涂料油漆】摘要：结合粉末涂料在江淮汽车车厢生产线上的应用项目，介绍了粉末涂料的特点、施工工艺等，验证了粉末涂料与电泳、密封胶的配套性，以及粉末涂层的外观装饰性及涂膜性能。关键词：粉末；电泳；配套性能；老化 0 引言随着国家和社会对环境的日益关注和重视，自2006年12月1日起开始强制执【兰陵化工集团涂料油漆】公开号： CN101007914
公开日： 2007.08.01
申请人：袁长兵
地址： 211700江苏省淮安市盱眙县盱城镇金源南路22-1号2幢205室
发明人：袁长兵;许庆华
摘要：
本发明公开了一种凹凸棒保温涂料添1 金属防腐自修复涂料的重要性金属处于不稳定状态会发生腐蚀现象，在金属表面涂覆防腐涂层是目前普遍采取的措施，但受各种环境因素或者涂层自身性能的影响，涂层表面难免会出现一些细小的肉眼看不到的微裂纹，这些微裂纹暴露在空气中会不断蔓延扩大，造成涂层从基材上剥离而降低涂层的保护寿命。受生物系统的启发，具有一