基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料及制備方法及衍生材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，包括0.01～25wt％的C60、0.01～98.5wt％氧化鋁斜方微晶須、0.01～98.5wt％刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土；其中，所述C60、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料及高嶺土相混合；所述氧化鋁斜方微晶須處于物理上的分離狀態(tài)；所述刻蝕復(fù)合材料包括0.01～99.99wt％表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的碳化硅和0.01～99.99wt％表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的氧化鋁。
【專利說(shuō)明】
基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料及制備方法及衍生材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請(qǐng)涉及基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料及制備方法及衍生材料，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁晶須作為一種陶瓷質(zhì)晶須，具有高強(qiáng)度、高彈性模量等優(yōu)越的力學(xué)性能，而且不存在高溫氧化問(wèn)題，與陶瓷基體材料相容性好，被認(rèn)為是極有發(fā)展前途的無(wú)機(jī)鹽晶須材料。碳化硅微晶須為立方微晶須，和金剛石同屬于一種晶型，是目前已經(jīng)合成出的晶須中硬度最高，模量最大，抗拉伸強(qiáng)度最大，耐熱溫度最高的晶須產(chǎn)品，分為α型和β型兩種形式，其中β型性能優(yōu)于α型并具有更高的硬度(莫氏硬度達(dá)9.5以上)，更好的韌性和導(dǎo)電性能，抗磨、耐高溫，特別耐地震、耐腐蝕、耐輻射，已經(jīng)在飛機(jī)、導(dǎo)彈的外殼上以及發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫渦輪轉(zhuǎn)子、特種部件上得到應(yīng)用。同樣，但是現(xiàn)有的碳化硅微晶須還是氧化鋁微晶須或碳化硅微晶須與氧化鋁微晶須的復(fù)合材料，皆為剛性材質(zhì)，而加入C6Q富勒烯材料的柔性特性后應(yīng)用會(huì)更廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明了提供一種基于C6q富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料及制備方法及衍生材料，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，包括0.0I?25wt %的C6q、0.0I?98.5wt %氧化鋁斜方微晶須、0.0I?98.5的％刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土;其中，所述C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料及高嶺土相混合;所述氧化鋁斜方微晶須處于物理上的分離狀態(tài);所述刻蝕復(fù)合材料包括0.0I?99.99wt%表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的碳化硅和0.01?99.99wt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的氧化鋁。
[0005]本發(fā)明所述氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm。
[0006]本發(fā)明所述高嶺土的純度為99.99%。
[0007]本發(fā)明所述氧化鋁斜方微晶須包括β氧化鋁或α氧化鋁。
[0008]本發(fā)明所述富勒烯材料為C6q、C76、C78、C84或富勒烯衍生物。
[0009]本發(fā)明所述C6q與氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料的結(jié)合包括物理混合和分子鏈的結(jié)合。
[0010]基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0011 ] a.制備刻蝕復(fù)合材料，利用濕法刻蝕制備所述氧化鋁和碳化硅；
[0012]b.粉碎氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm;
[0013]c.將干燥的高嶺土與Na2SiF6混合；
[0014]d.0.0I?25wt %的―、0.0I?98.5wt %氧化鋁斜方微晶須、0.0I?98.5wt %刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土混合;再加入氟化材料；
[0015]e.加熱上述混合物，制得基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料。
[0016]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，采用的氟化材料是四氟乙烯或聚四氟乙烯。
[0017]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:在800-850 °C的溫度范圍加熱處理包括C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料、經(jīng)Na2SiF6處理的高嶺土及氟化材料的混合物;加熱設(shè)備采用流化床干燥器或輸送機(jī)烘箱或旋轉(zhuǎn)窯或煅燒爐或陶瓷爐。
[0018]—種改性泡沫塑料，包括本發(fā)明所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料和樹脂，I?25wt%的基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料與75?99*1:%樹月旨混合O
[0019]作為優(yōu)選，一種改性泡沫塑料所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與微球體混合。
[0020]—種塑料電子元件，包括本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料。
[0021]—種的添加劑，包括本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，可添加于氫化丁腈橡膠、澆鑄聚氨酯、乙烯酯、玻璃纖維材料或熱塑性聚氨酯彈性體中。
[0022]—種樹脂粒子，采用本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與樹脂材料混著。樹脂材料包括PP、PS或ABS等。
[0023]通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點(diǎn):
[0024]本發(fā)明描述了復(fù)合氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料和C6Q，相比現(xiàn)有的氧化鋁斜方晶和/或氧化鋁斜方微晶須復(fù)合材料，使材料兼具硬度和柔性，而本發(fā)明具有超強(qiáng)的硬度和柔性，可謂剛?cè)峒鎮(zhèn)洌瑹o(wú)堅(jiān)不摧。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備過(guò)程示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述刻蝕復(fù)合材料電子顯微鏡下的示意圖。
[0027]圖3是本發(fā)明所述C6q富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與微球體混合后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員更清楚地理解本申請(qǐng)，下面結(jié)合附圖1和附圖3，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明申請(qǐng)技術(shù)方案作詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:包括0.0lwt %的C6Q、0.01wt%氧化招斜方微晶須、98.5*1:%刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土；
[0031 ]其中，所述C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料及高嶺土相混合；
[0032]所述氧化鋁斜方微晶須處于物理上的分離狀態(tài)；
[0033]所述刻蝕復(fù)合材料包括0.0lwt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的碳化娃和99.99wt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的氧化鋁。
[0034]作為優(yōu)選，所述氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm。
[0035]作為優(yōu)選，所述高嶺土的純度為99.99%。
[0036]作為優(yōu)選，所述氧化鋁斜方微晶須為β氧化鋁。
[0037]本發(fā)明所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，所述C6q與氧化鋁斜方微晶須的結(jié)合包括物理混合和分子鏈的結(jié)合。
[0038]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0039]a.制備刻蝕復(fù)合材料，利用濕法刻蝕制備所述氧化鋁和碳化硅；
[0040]b.粉碎氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm;
[0041 ] c.將干燥的高嶺土與Na2SiF6混合；
[0042]d.0.0Iwt %的05()、0.0Iwt %氧化鋁斜方微晶須、98.5wt %刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土混合;再加入氟化材料；
[0043]e.加熱上述混合物，制得基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料。
[0044]作為優(yōu)選，所述氟化材料是四氟乙烯或聚四氟乙烯。
[0045]本發(fā)明所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:在800-850°C的溫度范圍加熱處理包括C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料、經(jīng)Na2SiF6處理的高嶺土及氟化材料的混合物;加熱設(shè)備采用流化床干燥器或輸送機(jī)烘箱或旋轉(zhuǎn)窯或煅燒爐或陶瓷爐。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:包括10wt%的05()、89.5wt%氧化鋁斜方微晶須、0.01被％刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土;通常情況下，C60、高嶺土的用量很少。
[0048]其中，所述C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料及高嶺土相混合；
[0049]所述氧化鋁斜方微晶須處于物理上的分離狀態(tài)；
[°°50] 所述刻蝕復(fù)合材料包括99.99wt%表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的碳化娃和0.0lwt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的氧化鋁。
[0051 ]作為優(yōu)選，所述氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm。
[0052]作為優(yōu)選，所述高嶺土的純度為99.99%。
[0053]作為優(yōu)選，所述氧化鋁斜方微晶須為β氧化鋁。
[0054]本發(fā)明所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，所述C6q與氧化鋁斜方微晶須的結(jié)合包括物理混合和分子鏈的結(jié)合。
[0055]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0056]a.制備刻蝕復(fù)合材料，利用濕法刻蝕制備所述氧化鋁和碳化硅；
[0057]b.粉碎氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm;
[0058]c.將干燥的高嶺土與Na2SiF6混合；
[0059]d.0.0I ?25wt % 的06()、0.0I ?98.5wt % 氧化鋁斜方微晶須、0.0I ?98.5wt % 刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土混合;再加入氟化材料；
[0060]e.加熱上述混合物，制得基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料。
[0061]作為優(yōu)選，所述氟化材料是四氟乙烯或聚四氟乙烯。
[0062]本發(fā)明所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:在800-850°C的溫度范圍加熱處理包括C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料、經(jīng)Na2SiF6處理的高嶺土及氟化材料的混合物;加熱設(shè)備采用流化床干燥器或輸送機(jī)烘箱或旋轉(zhuǎn)窯或煅燒爐或陶瓷爐。
[0063]實(shí)施例3
[0064]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:包括1wt %的C6q、44.5wt %氧化鋁斜方微晶須、44.5wt %刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土；
[0065]其中，所述C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料及高嶺土相混合；
[0066]所述氧化鋁斜方微晶須處于物理上的分離狀態(tài)；
[0067]所述刻蝕復(fù)合材料包括50wt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的碳化硅和50wt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的氧化鋁。
[0068]作為優(yōu)選，所述氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm。
[0069]作為優(yōu)選，所述高嶺土的純度為99.99%。
[0070]作為優(yōu)選，所述氧化鋁斜方微晶須為β氧化鋁。
[0071]本發(fā)明所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，所述C6q與氧化鋁斜方微晶須的結(jié)合包括物理混合和分子鏈的結(jié)合。
[0072]本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0073]a.制備刻蝕復(fù)合材料，利用濕法刻蝕制備所述氧化鋁和碳化硅；
[0074]b.粉碎氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm;
[0075]c.將干燥的高嶺土與Na2SiF6混合；
[0076]d.0.01 ?25wt % 的C6q、0.01 ?98.5wt %氧化鋁斜方微晶須、0.01 ?98.5wt % 刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土混合;再加入氟化材料；
[0077]e.加熱上述混合物，制得基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料。
[0078]作為優(yōu)選，所述氟化材料是四氟乙烯或聚四氟乙烯。
[0079]本發(fā)明所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:所述步驟e中加熱混合物的具體條件為:在800-850°C的溫度范圍加熱處理包括C6Q、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料、經(jīng)Na2SiF6處理的高嶺土及氟化材料的混合物;加熱設(shè)備采用流化床干燥器或輸送機(jī)烘箱或旋轉(zhuǎn)窯或煅燒爐或陶瓷爐。
[0080]實(shí)施例4:
[0081]—種改性泡沫塑料，包括基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料和樹脂，
0.1?25*1:%的基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料與75?99.9wt%樹脂混合。
[0082]本實(shí)施例還包括微球體，所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與微球體混合。
[0083]本實(shí)施例還包括微球體，所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與微球體混合。微球體是一種加工處理的微型空心球體。空心球體主要特點(diǎn)是其密度比實(shí)心球體更小，是一種新型輕質(zhì)材料，大多數(shù)微球體的都是由飛灰所制成，但現(xiàn)在許多不同的制作微球體的材料有:碳化硅或聚合物類材料，如:聚苯乙烯，聚乙烯和熱活性的聚合物。復(fù)合泡沫塑料通過(guò)加入微球體，可以獲得浮力。除了浮力添加特征的微球體外，有時(shí)加入微球體可以增加沖擊強(qiáng)度，有時(shí)亦可使之改變液體或泡沫塑料的粘度。
[0084]實(shí)施例5:
[0085]—種涂料，在現(xiàn)有涂料中加入改性泡沫塑料。本發(fā)明所得的聚合物結(jié)構(gòu)明確，成膜性能好，并且具有很低的折光指數(shù);聚合過(guò)程在較低溫度，常壓下聚合;比較經(jīng)濟(jì)且安全?？蓱?yīng)用到-184°C的保溫材料。
[0086]實(shí)施例6:
[0087]—種絕緣材料，在現(xiàn)有絕緣材料中改性泡沫塑料。富勒烯復(fù)合材料添加耐熱性樹脂故散熱性優(yōu)異，散熱性能可維持在高段，馬達(dá)效率優(yōu)異，熱不停留則散熱優(yōu)良，其絕緣線圈可以使太陽(yáng)能汽車等的電動(dòng)馬達(dá)及電抗器等各種電器的使用壽命延長(zhǎng)。
[0088]實(shí)施例7:
[0089]—種塑料電子元件，在現(xiàn)有電氣元件材料中添加基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料。該新型復(fù)合材料的內(nèi)部及各個(gè)表面上同時(shí)具有富勒烯的導(dǎo)熱散熱性能，具有優(yōu)異的導(dǎo)熱散熱性能，可有效散出電子器件內(nèi)部的熱量，為微型大功率裝備提供了可行性。
[0090]實(shí)施例8:
[0091 ]基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料作為一種添加劑，添加于氫化丁腈橡膠、澆鑄聚氨酯、乙烯酯、玻璃纖維材料或熱塑性聚氨酯彈性體中。
[0092]在下面的實(shí)施例中，將對(duì)基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料進(jìn)行全面的介紹。
[0093]首先介紹基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的組成成分。
[0094](0富勒烯(:60。
[0095]( ? )氧化鋁，長(zhǎng)度為200nm-1000nm，其表面經(jīng)濕法蝕刻改造。
[0096](iii)刻蝕復(fù)合材料，長(zhǎng)度為200nm-1OOOnm，表面被蝕刻。
[0097](iv)高嶺土，經(jīng)氟硅酸鈉(Na2SiF6)處理。高嶺土的純度可達(dá)到99.99%。
[0098]本實(shí)施例所述復(fù)合材料包括富勒烯C6q和一個(gè)組合，所述組合物為:(i)用經(jīng)氟硅酸鈉(Na2SiF6)處理過(guò)的高嶺土。氟硅酸鈉是一種低成本且常用于氟化城市供水的白色結(jié)晶粉末。結(jié)合氧化鋁時(shí)，用氟硅酸鈉處理過(guò)的高嶺土用作摻合劑和直接氟化氧化鋁的氟來(lái)源。預(yù)蝕刻復(fù)合材料被用作迅速分散的混和劑。(? )用Na2SiF6處理的高嶺土和四氟乙烯或聚四氟乙烯(C2F4或C2F4)等為生成復(fù)合材料的反應(yīng)創(chuàng)建了一個(gè)“激活物質(zhì)”。(iii)氧化鋁，長(zhǎng)度為200nm-l OOOnm，其表面經(jīng)濕法蝕刻改造。
[0099]特別地，高嶺土確保任何隨后使用的直接氟化材料(如聚四氟乙烯(PTFE)或四氟乙烯(TFE))的徹底分解和分散。在制造期間，氧化鋁的直接氟化通過(guò)Na2SiF6開始，以使制造工藝成本較低。此外，預(yù)蝕刻后的復(fù)合材料增加了所得組合物的結(jié)構(gòu)和熱質(zhì)量，且獨(dú)立地確保了氟化材料的完全分解和分散。
[0100]特別地，本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料除了具有與莫來(lái)石微晶須、PSialons、氧化鋁和碳化硅的機(jī)械和熱學(xué)性能，還具有C6O富勒烯材料其特有的柔韌性和無(wú)比強(qiáng)的硬度。例如，本發(fā)明所公開的復(fù)合材料可加入到環(huán)氧樹脂/微球基質(zhì)涂料、泡沫材料和設(shè)備中，可以提高所需的機(jī)械性能和熱性能，而不顯著改變宿主材料的比重或其他特殊性能。而具有特定比例的組合物還能夠更有效地用于一些特定用途。
[0101]下面介紹制備基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的方法，包括:
[0102]C6q和使用稀釋的氫氟酸(BHF)預(yù)濕氧化鋁。
[0103]BHF預(yù)濕的C6q和氧化鋁直接與氟化的復(fù)合材料混合。在氟化過(guò)程中，由干高嶺土和Na2SiF6作為氟化材料、摻合劑，并且可以在低溫下和直接氟化源下進(jìn)行混合。同樣，PTFE或TFE也可以作為補(bǔ)充或新增的直接氟化劑加入。
[0104]制備方法通常還包括在800°C-850°C下加工該混合物。加熱設(shè)備包括但不限于使用流化床干燥器或輸送機(jī)烘箱或旋轉(zhuǎn)窯或煅燒爐或陶瓷爐。
[0105]這里所闡述的復(fù)合材料和生產(chǎn)方法比起已知的合成物和方法來(lái)說(shuō)具有幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)包括但不限于以下:
[0106](I)加工時(shí)間相對(duì)較短，保證其在較低的成本下連續(xù)大量的生產(chǎn)。
[0107](2)所制備的材料易于與其他物質(zhì)均勻復(fù)合，例如可以制備成微球體填充在復(fù)合泡沫塑料中。
[0108]通過(guò)使用預(yù)處理的活化材料可以實(shí)現(xiàn)該基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的快速生產(chǎn)。一般地，活化材料可包括預(yù)蝕刻復(fù)合材料，Na2SiF6處理的高嶺土和直接氟化材料?；罨牧弦话憧梢耘c氧化鋁迅速混合，并且可以在高溫和濃縮氮-空氣-氟化氫的氛圍中快速處理。特別地，加熱高嶺石(Al2Si2O5(OH)4)從室溫到約750 °C來(lái)產(chǎn)生偏高嶺土(2Al2Si207+4H20)，這是由于在600°C左右開始吸熱分解，這個(gè)階段會(huì)產(chǎn)生一種物質(zhì)而變成伽馬氧化鋁(Si3Al4012+Si02)。該過(guò)程以前常用于生產(chǎn)eSiAlONS，而現(xiàn)在可以用于生產(chǎn)莫來(lái)石微晶須。
[0109]將活化材料(高嶺土，PTFE或TFE)與干燥的氧化鋁混合可生成長(zhǎng)度任意的正交狀氧化鋁微晶須。正是這些特征而使得該基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料生產(chǎn)的各種材料的熱學(xué)和機(jī)械性能的增強(qiáng)，例如，復(fù)合泡沫塑料可以在深海工程中得以應(yīng)用，作為新型保溫絕緣材料應(yīng)用在深海海底，對(duì)石油管道暴露在海底金屬部分保護(hù)，性能會(huì)比現(xiàn)在的硅材料優(yōu)異，且價(jià)格低廉。類似的特征，尤其是隨機(jī)分布的長(zhǎng)度，使得材料的機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)，例如乙烯基酯，凝膠涂料，澆鑄聚氨酯等材料，主要就是由于摻合物長(zhǎng)度的隨機(jī)分布而使得其性能提尚。
[0110]此處所公開的方法可以在較低的溫度下進(jìn)行，因?yàn)镹a2SiF6開始放出氣體的溫度為500°C，它是本文所公開的選定實(shí)例上升溫度的下限。這個(gè)初放氣過(guò)程使氧化鋁的蝕刻比其他已知方法要早得多，如此即增加了生產(chǎn)速度又降低了廢氣的排放量，特別是HF。從而能夠降低洗滌和處理廢水的設(shè)備成本。
[0111]與上述公開的實(shí)施方案相一致的一種具有代表性的過(guò)程如下:在微電子刻蝕池中用BHF對(duì)氧化鋁進(jìn)行刻蝕，當(dāng)出現(xiàn)蝕刻角度斜方晶系結(jié)構(gòu)時(shí)，說(shuō)明氧化層被去除。高嶺石/高嶺土是通過(guò)混合與壓縮和Na2SiF6混合的。經(jīng)蝕刻的氧化鋁與增強(qiáng)高嶺石/高嶺土、C6q以選定的比例均勻地混合。保存混合/潤(rùn)濕劑處理過(guò)的材料。將干蝕刻材料(四氟乙烯或聚四氟乙稀(C2F40r C2F4x))以指定的比例穩(wěn)定混合到所保存的共混/潤(rùn)濕劑中。當(dāng)干蝕刻材料完全加入該混合物中后，持續(xù)攪拌一段特定時(shí)間，以確保所得到的混合材料盡可能地均勻。將一定量C6Q和氧化鋁加入到該混合的蝕刻復(fù)合材料、高嶺土和干法蝕刻的材料中，同時(shí)持續(xù)攪拌。此混合物被加熱到約8000C-8500C，然后快速冷卻。腔室的溫度從800°C-850°C快速降到0°C以下，對(duì)均勻fsSiC/Al203晶須進(jìn)行快速淬火。
[0112]在下面所述的各種用途中，所產(chǎn)生的材料被加入到另一種材料，產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)中，例如，復(fù)合泡沫塑料。公開的范圍包括所引用的方法和組合物或由該方法制成的產(chǎn)品。
[0113]另外，本發(fā)明的方法相較于先前的方法在生產(chǎn)每個(gè)既定的生產(chǎn)量時(shí)，使用了較少的聚氟乙烯。聚氟乙烯是在生產(chǎn)蝕刻氧化鋁過(guò)程中最為昂貴的材料。因此，所公開的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料可以比其它方法處理制備的組合物的成本更低。
[0114]在各種應(yīng)用中使用的表面刻蝕的C6q氧化鋁納米微晶須復(fù)合物。
[0115]上述制備的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料可以用于各種各樣的實(shí)際應(yīng)用中。而選定的用途將在下文中詳細(xì)描述。當(dāng)然，本發(fā)明公開的范圍僅是本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的一些特定的使用范圍，在其他范圍或者產(chǎn)品中使用到基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，也應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0116]增強(qiáng)復(fù)合泡沫塑料的熱學(xué)和機(jī)械性能，無(wú)論是制造聚氨酯，聚丙烯或環(huán)氧樹脂的復(fù)合物可用在深海工程的應(yīng)用。
[0117]上述制備的復(fù)合物的一種方法包括:增加表面刻蝕的C6Q富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合物的質(zhì)量百分比至7.5%_15%，混合到微球體中。然后將這種混合物混合到樹脂基泡沫塑料復(fù)合材料中，制備成復(fù)合泡沫塑料，應(yīng)用于水下立管，進(jìn)水管和用于石油，天然氣和采礦行業(yè)中的關(guān)鍵金屬零部件的深海下絕熱。
[0118]海下，特別是深海下，復(fù)合泡沫塑料是加入一種或者多種尺寸的微球的環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚丙烯材料。微球通常從燃煤電站飛塵副產(chǎn)物中得到，即使微球中含有大量的鈣、硅、鋁、鐵，它的質(zhì)量也非常輕。當(dāng)然也可以通過(guò)用熱塑性聚合物來(lái)得到微球，但是這種方式比將飛塵從廢浮層中提取出要貴的多。近來(lái)，人造玻璃微球應(yīng)用越來(lái)越多，將泡沫先驅(qū)體材料與微球的結(jié)合，并加入本發(fā)明公開的刻蝕復(fù)合物，使得最終得到的涂層擁有更好的機(jī)械性能和熱學(xué)性能。隨著流體管線長(zhǎng)度的增加，這些熱學(xué)和機(jī)械性能變得越來(lái)越重要。
[0119]例如，當(dāng)流體管線超過(guò)40公里(25哩)的長(zhǎng)度，或增加外海鉆井的深度(一般情況下，它是1.6到3.2公里)。需要更加注意其保溫性能，從而加入本發(fā)明公開的刻蝕復(fù)合物可以增加海底或路上石油管線設(shè)備的熱學(xué)和機(jī)械性能操作的范圍。
[0120]機(jī)械性能的增加使得復(fù)合泡沫塑料可以像我們這里形容的一樣被生產(chǎn)制造出來(lái)，例如彎曲性能，提高的耐粒子碰撞的性能或者說(shuō)減震性能，提高了抵抗海水侵蝕的能力。除此之外，包含有復(fù)合物的復(fù)合泡沫塑料還能夠擴(kuò)大了能承受更大溫度的使用范圍，通過(guò)在深海環(huán)境中的HAST測(cè)試，其溫度適用范圍從170°F.提升到360°F.?，F(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試也證實(shí)了這結(jié)果，然而其使用壽命是否會(huì)大于10年，還需要等待時(shí)間的驗(yàn)證。而復(fù)合泡沫材料可以具有幾十年的壽命，一般的結(jié)果都能獲得20-25年的使用壽命，當(dāng)然，在深海下環(huán)境中，材料通常的壽命只有2-3年。因此依據(jù)本發(fā)明專利公開的方法制備的復(fù)合泡沫材料在增強(qiáng)其機(jī)械性能和熱承的保護(hù)下具有更長(zhǎng)的使用壽命。[0121 ]本發(fā)明的復(fù)合物相比于原始氧化鋁展現(xiàn)出更高的熱穩(wěn)定性和耐沖擊性。除此之夕卜，與原始氧化鋁相比，該復(fù)合材料還具有不減弱維度，導(dǎo)電性，電阻率，介電性能，抗壓強(qiáng)度和密度不衰減的特征。因此，此次披露的材料可以容易地用于許多產(chǎn)品，材料或當(dāng)前由氧化鋁或碳化硅構(gòu)成的裝置的制造中。下面將就一些應(yīng)用進(jìn)行探討。
[0122]此次披露的復(fù)合物可能被用于高溫高功率電子元件及其組件的制造，不僅限于llkV_25kV高電壓，低電容變壓器測(cè)試臺(tái)或二硼化鋯裝置。
[0123]通常人們希望在保持電學(xué)性能及機(jī)械性能的同時(shí)，高功率電子元件尺寸盡可能的小。將此復(fù)合材料用于塑料電子裝置，由于所得材料會(huì)很薄且小，在增加強(qiáng)度的同時(shí)并無(wú)太大質(zhì)量的增加。
[0124]另外，本發(fā)明的復(fù)合物還可與未處理的氧化鋁或氧化鋁復(fù)合材料混合以用于高分子涂層材料(如聚氨酯阻擋涂層)。實(shí)驗(yàn)室基線測(cè)試(如硬度及泰伯耗損測(cè)試)表明，加入該復(fù)合材料的涂層的使用壽命較未加該復(fù)合材料的涂層要長(zhǎng)很多。例如，向木地板的高分子涂層中加入重量為5%的氧化鋁復(fù)合材料與簡(jiǎn)單的加入氧化鋁相比，其涂層強(qiáng)度及使用壽命提高了 1倍。
[0125]可以預(yù)料，向柔性聚氨酯(TPU)中加入體積比為1.5%或小于1.5 %的此復(fù)合物會(huì)使其工作壽命顯著提高，如柔性軟管在疲勞前的柔性循環(huán)次數(shù)可以顯著提升3.5%以上。同樣，此次公開的復(fù)合物還可以加入到TPU涂層中，而使其性能得到顯著提升，特別是能夠提高涂料在使用中的抗磨損性能。例如，基于使用數(shù)據(jù)，加入5%的富勒烯材料的納米氧化鋁能使其材料的磨損降低一半，加入10%的富勒烯材料的納米氧化鋁會(huì)是材料磨損進(jìn)一步的減少 12%-15%。
[0126]同樣地，復(fù)合物還可摻合澆鑄聚氨酯(C-PU)，比如在旋液分離器的接口，可以在旋液分離操作中減少一半的材料磨損。
[0127]在環(huán)氧樹脂和乙烯樹脂凝膠涂層中，復(fù)合物的加入也可以表現(xiàn)出操作過(guò)程中材料抗磨損的特性。在這個(gè)操作中，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹脂涂層部分的材料可減少高達(dá)42%的磨損。將復(fù)合物與其他任意一種基質(zhì)或材料混合來(lái)增強(qiáng)其材料強(qiáng)度、耐用度、摩擦特性、熱力學(xué)特性或它的其他任何特性保持用于其它用途均在專利的應(yīng)用范圍之內(nèi)。
[0128]本發(fā)明介紹的復(fù)合物的組成比率可以有變化，這樣可以在不改變復(fù)合材料成分基本性質(zhì)情況下來(lái)實(shí)現(xiàn)特定性能。尤其是富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須與富勒烯材料的納米碳化硅微晶須的比例可以改變來(lái)實(shí)現(xiàn)所選擇的性能特性而不改變?cè)摻M合物的基本性質(zhì)。
[0129]—種樹脂粒子，采用本發(fā)明所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與樹脂材料混合造粒，所述樹脂材料包括PP、PS或ABS等。
[0130]本發(fā)明公開的權(quán)利要求條例是出于說(shuō)明和描述的目的，而不是為了詳盡的或者限制性的介紹。權(quán)利要求的范圍不受限制于以下聲明的范圍。圖表中的描述和展現(xiàn)為了更好地解釋各種具體化的原則，實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)讓專業(yè)人員在意識(shí)到很多的形式的變更和修改都是可能的以便適應(yīng)一些特定的用途的情況下，能了解各種具體化。盡管已描述了本發(fā)明專利公開權(quán)利要求的申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。顯然，各種改動(dòng)和變型都不脫離了本申請(qǐng)權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍的精神和范圍之內(nèi)。則本申請(qǐng)權(quán)利要求也包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料，其特征在于:包括0.0l?25wt %的富勒烯材料、0.01?98.5wt %氧化鋁斜方微晶須、0.01?98.5wt %刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土； 其中，所述富勒烯材料、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料及高嶺土相混合； 所述氧化鋁斜方微晶須處于物理上的分離狀態(tài)； 所述刻蝕復(fù)合材料包括0.01?99.99wt%表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的碳化娃和0.01?99.99wt %表面經(jīng)過(guò)濕法刻蝕處理的氧化鋁； 所述氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm。2.如權(quán)利要求1所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:所述高嶺土的純度為99.99%。3.如權(quán)利要求1所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:所述氧化鋁斜方微晶須是β氧化鋁或α氧化鋁。4.如權(quán)利要求1所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:所述富勒烯材料為C6Q、C76、C78、C84或富勒烯衍生物。5.如權(quán)利要求4所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料，其特征在于:C60與氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料的結(jié)合包括物理混合和分子鏈的結(jié)合。6.基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a.制備刻蝕復(fù)合材料，利用濕法刻蝕制備所述氧化鋁和碳化硅； b.粉碎氧化鋁斜方微晶須的長(zhǎng)度為200nm-1000nm; c.將干燥的高嶺土與Na2SiF6混合； d.0.0I?25wt %的富勒烯材料、0.0I?98.5wt %氧化鋁斜方微晶須、0.0I?98.5wt %刻蝕復(fù)合材料及余量表面經(jīng)過(guò)Na2SiF6處理的高嶺土混合;再加入氟化材料； e.加熱上述混合物，制得基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料。7.如權(quán)利要求6所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述氟化材料是四氟乙烯或聚四氟乙烯。8.如權(quán)利要求6所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟e中加熱混合物的具體條件為: 在800-850°C的溫度范圍加熱處理包括富勒烯材料、氧化鋁斜方微晶須、刻蝕復(fù)合材料、經(jīng)Na2SiF6處理的高嶺土及氟化材料的混合物;加熱設(shè)備采用流化床干燥器或輸送機(jī)烘箱或旋轉(zhuǎn)窯或煅燒爐或陶瓷爐。9.一種改性泡沫塑料，其特征在于:包括如上述權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料和樹脂，0.1?25wt %的基于富勒稀材料的納米氧化招微晶須復(fù)合材料與75?99.9*1:%樹脂混合。10.如權(quán)利要求8所述的改性泡沫塑料，其特征在于:還包括微球體，所述基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與微球體混合。11.一種涂料，其特征在于:包括如上述權(quán)利要求7或8所述的改性泡沫塑料。12.一種絕緣材料，其特征在于，包括如上述權(quán)利要求7或8所述的改性泡沫塑料。13.—種塑料電子元件，其特征在于，包括如上述權(quán)利要求1-5任一權(quán)項(xiàng)所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料。14.一種的添加劑，添加于氫化丁腈橡膠、澆鑄聚氨酯、乙烯酯、玻璃纖維材料或熱塑性聚氨酯彈性體中，其特征在于，包括如上述權(quán)利要求1-5任一權(quán)項(xiàng)所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料。15.—種樹脂粒子，其特征在于，采用如上述權(quán)利要求1-5任一權(quán)項(xiàng)所述的基于富勒烯材料的納米氧化鋁微晶須復(fù)合材料與樹脂材料混著。
【文檔編號(hào)】C08K7/08GK106065146SQ201610406936
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日 公開號(hào)201610406936.3, CN 106065146 A, CN 106065146A, CN 201610406936, CN-A-106065146, CN106065146 A, CN106065146A, CN201610406936, CN201610406936.3
【發(fā)明人】查爾斯羅伯特克萊恩, 成民主, 孫梁, 楊勁松
【申請(qǐng)人】浙江克萊恩納米材料股份有限公司