一种硼酸镁晶须的表面改性方法技术

本发明专利技术公开了一种硼酸镁晶须的表面改性方法，包括步骤：A、将硼酸镁晶须置于等离子设备中，并进行抽真空；B、将非聚合性气体通入等离子设备中，调节等离子设备至第一气压和第一放电功率，使非聚合性气体在电场作用下放电产生第一等离子，第一等离子与硼酸镁晶须的表面作用，硼酸镁晶须的表面产生活性基团；C、停止引入非聚合性气体，同时将聚合性单体引入等离子设备中，调节等离子设备至第二气压和第二放电功率，使聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子，第二等离子与活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。根据本发明专利技术的硼酸镁晶须的表面改性方法通过化学键在硼酸镁晶须的表面上包覆有机包覆膜，结构更加稳定；同时，该表面改性耗时更短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于表面改性
，具体来讲，涉及一种快速的硼酸镁晶须的表面改性方法。
技术介绍
硼酸镁晶须又名焦硼酸镁晶须，其分子式为Mg2B2O5。硼酸镁晶须因具有优异的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等优点，而广泛应用于铝镁合金和高分子材料中。当硼酸镁晶须掺杂于其他材料中时，不仅在增强复合材料时表现出良好的增强性能，而且具有轻质、高韧、耐磨、耐腐蚀等特点。但是，硼酸镁晶须作为一种无机化合物，其具有很强的亲水性以及较大的比表面积，当其与疏水性的高分子基体结合时，具有相容性差的问题，造成硼酸镁晶须在该高分子基体中分散不均，界面结合力差，这将直接导致应用效果不理想。因此，为提高硼酸镁晶须在高分子基体中的分散性和界面间的结合力，有必要采用特定的工艺对硼酸镁晶须进行表面改性。目前对硼酸镁晶须进行改性一般以硼酸酯作为偶联剂。硼酸酯是一种以硼原子为中心、且具有硼-氧骨架的物质，硼酸酯可以和硼酸镁晶须之间产生良好的物理吸附作用，从而改善硼酸镁晶须与高分子基体之间的相容性。但硼酸酯作为偶联剂时，其主要依靠分子间作用力与硼酸镁晶须表面相结合，由于分子间作用力所引起的物理吸附结合力较化学键弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都比较快，易造成改性后的硼酸镁晶须在外界环境改变时性能不稳定。另外，当采用硼酸酯作为偶联剂对硼酸镁晶须进行改性后，还需要后处理，耗时长，工艺也相对复杂。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种采用等离子体活化-接枝的方技术进行硼酸镁晶须的表面改性方法，该表面改性方法使得硼酸镁晶须表面包覆了一层有机包覆膜，从而达到对硼酸镁晶须的表面进行改性的目的；且该表面改性方法依靠化学键结合，结构稳定，改性时间短。等离子体活化-接枝技术是先用非聚合性气体产生的等离子与硼酸镁晶须的表面作用，使硼酸镁晶须的表面产生活性基团，然后通入聚合性气体，在放电状态下产生自由基，并与硼酸镁晶须的表面的活性基团反应，接枝到硼酸镁晶须的表面。在硼酸镁晶须的表面形成一层有机包覆膜，从而达到表面改性的目的。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种硼酸镁晶须的表面改性方法，包括步骤：A、将硼酸镁晶须置于等离子设备中，并将所述等离子设备进行抽真空；B、将非聚合性气体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第一气压和第一放电功率，使所述非聚合性气体在电场作用下放电产生第一等离子体，所述第一等离子体与所述硼酸镁晶须的表面反应，所述硼酸镁晶须的表面产生活性基团；C、停止引入所述非聚合性气体，同时将聚合性单体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第二气压和第二放电功率，使所述聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子体，所述第二等离子体与所述活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。进一步地，在所述步骤A中，将所述等离子设备抽真空至其真空度为5Pa～10Pa。进一步地，在所述步骤B中，将所述非聚合性气体通入至所述等离子设备中，直至所述等离子设备的压强为40Pa～90Pa。进一步地，在所述步骤B中，所述非聚合性气体选自Ar、O2中的任意一种。进一步地，在所述步骤B中，所述第一放电功率为50W～100W。进一步地，在所述步骤B中，所述等离子设备的放电时间为2min～5min。进一步地，在所述步骤C中，将所述聚合性单体通入所述等离子设备中，直至所述等离子设备的压强为20Pa～70Pa。进一步地，在所述步骤C中，所述聚合性单体选自苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲脂和环己烷中的任意一种。进一步地，在所述步骤C中，所述第二放电功率为30W～80W。进一步地，在所述步骤C中，所述等离子设备的放电时间为2min～10min。本专利技术通过两次分别对非聚合性气体和聚合性单体的电离，使得硼酸镁晶须完成了等离子体活化-接枝的表面改性的过程。具体来讲，首先通过对非聚合性气体进行电离并与硼酸镁晶须反应，该硼酸镁晶须得到活化，使得其表面形成活性基团；继而通过对聚合性单体进行电离并与上述经过活化的硼酸镁晶须反应，聚合性单体经电离产生的等离子体与活性基团反应，在硼酸镁晶须的表面形成一层有机包覆膜，从而获得改性硼酸镁晶须。相比于现有技术中的采用硼酸酯作为偶联剂的表面改性方法，本专利技术的硼酸镁晶须的表面改性方法能够依靠化学键结合表面改性基团(即本专利技术中的有机包覆膜)与硼酸镁晶须，结构更加稳定；同时，该表面改性的过程工艺简单、耗时更短。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例的等离子体设备的结构示意图。具体实施方式以下，将详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种物质，但是这些物质不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个物质与另一个物质区分开来。本专利技术公开了一种硼酸镁晶须的表面改性方法，具体包括如下步骤：步骤一：设备的准备。具体来讲，将硼酸镁晶须置于等离子设备中，该等离子设备如图1所示。所述等离子设备包括一用于反应的反应腔室，反应物(如本申请中的非聚合性气体及聚合性单体)可通过一个管道引入该反应腔室内部；同时，该反应腔室还连接有真空泵，用以控制反应腔室内部的压强。上述进行的各操作均在连接至反应腔室上的一个马达的配合下完成。将该等离子设备进行抽真空；具体地，将该等离子设备抽真空至其真空度为5Pa～10Pa。步骤二：活性硼酸镁晶须的制备。具体来讲，将非聚合性气体通入该等离子设备中至其内部的压强为40Pa～90Pa；再将等离子设备调整为50W～100W的放电功率，该非聚合性气体在电场作用下放电并产生第一等离子体，第一等离子体与硼酸镁晶须反应使得硼酸镁晶须的表面产生活性基团。优选地，所述非聚合性气体选自Ar、O2中的任意一种；且该等离子设备的放电时间为2min～5min。如此，即获得了活性硼酸镁晶须。步骤三：改性硼酸镁晶须的获得。具体来讲，待硼酸镁晶须活化结束后，停止通入所述非聚合性气体，同时将聚合性单体通入所述等离子设备中至其内部的压强为20Pa～70Pa；再将等离子设备调整为30W～80W的放电功率，该聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子体，第二等离子体与所述活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。优选地，所述聚合性单体选自苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲脂和环己烷中的任意一种；且该等离子设备的放电时间为2min～10min。如此，即在硼酸镁晶须的表面通过化学键的形式包覆一有机包覆膜，从而完成对硼酸镁晶须的表面改性。对获得的改性硼酸镁晶须的活化指数及接触角进行了测试。以下将通过具体的实施例体现本专利技术的上述制备方法；为了对比各实施例中的不同条件，以表格的形式列出实施例1-4的条件参数及改性结果。表1实施例1-4的条件参数及改性结果对比从表1可以看出，根据本专利技术的实施例的硼酸镁晶须的表面改性方法改性程度高，获得的硼酸镁晶须疏水性能良好，总体改性效果良好，同时，改性方法简单，且耗时较短，一般在4min～15min即可完成；另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硼酸镁晶须的表面改性方法，其特征在于，包括步骤：A、将硼酸镁晶须置于等离子设备中，并将所述等离子设备进行抽真空；B、将非聚合性气体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第一气压和第一放电功率，使所述非聚合性气体在电场作用下放电产生第一等离子体，所述第一等离子体与所述硼酸镁晶须的表面作用，所述硼酸镁晶须的表面产生活性基团；C、停止引入所述非聚合性气体，同时将聚合性单体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第二气压和第二放电功率，使所述聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子体，所述第二等离子体与所述活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。

【技术特征摘要】
1.一种硼酸镁晶须的表面改性方法，其特征在于，包括步骤：A、将硼酸镁晶须置于等离子设备中，并将所述等离子设备进行抽真空；B、将非聚合性气体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第一气压和第一放电功率，使所述非聚合性气体在电场作用下放电产生第一等离子体，所述第一等离子体与所述硼酸镁晶须的表面作用，所述硼酸镁晶须的表面产生活性基团；C、停止引入所述非聚合性气体，同时将聚合性单体引入所述等离子设备中，调节所述等离子设备至第二气压和第二放电功率，使所述聚合性单体在电场作用下放电产生第二等离子体，所述第二等离子体与所述活性基团反应，获得改性硼酸镁晶须。2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，在所述步骤A中，将所述等离子设备抽真空至其真空度为5Pa～10Pa。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述第一压强为40Pa～90Pa...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东海，乃学瑛，边绍菊，刘鑫，董亚萍，李武，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海;63