[發明專利]柔性高介電聚合物復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410177803.4
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103951917A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 楊科;江平開;黃興溢;朱銘;卜晶;孫小金
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L27/20;C08L27/12;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/04;C08J5/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

1.一種柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，該材料由98～99.75％質量分數的含氟鐵電聚合物基體和0.25～2％質量分數的改性石墨烯填料組成。

2.根據權利要求1所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，所述的含氟鐵電聚合物基體為PVDF、P(VDF-HFP)、P(VDF-TrFE)或P(VDF-TrFE-CFE)。

3.根據權利要求2所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，所述的含氟鐵電聚合物基體為P(VDF-HFP)或P(VDF-TrFE)。

4.根據權利要求1、2或3所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，所述的改性石墨烯為含氟聚合物接枝改性的石墨烯。

5.根據權利要求4所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，所述含氟聚合物接枝改性的石墨烯中含氟聚合物選自端基含巰基的聚丙烯酸三氟乙酯、端基含巰基的聚甲基丙烯酸三氟乙酯、端基含巰基的聚甲丙烯酸六氟丁酯或端基含巰基的聚甲基丙烯酸三氟戊酯。

6.根據權利要求5所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，所述含氟聚合物接枝改性的石墨烯為端基含巰基的聚丙烯酸三氟乙酯接枝改性的石墨烯。

7.根據權利要求4所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，所述的改性石墨烯是通過包括以下步驟的方法制備而得的：

A、石墨烯的化學剝離：采用經過改良Hummer’s?Method，通過化學剝離的方法制備氧化石墨烯；

B、石墨烯的表面功能化：將所述氧化石墨烯在乙醇溶液中超聲分散，與甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷反應，得到接枝有乙烯基雙鍵的硅烷偶聯劑的功能化石墨烯；

C、石墨烯表面接枝聚合物：采用端基帶有巰基的含氟聚合物，通過巰基-乙烯基點擊化學反應，將端基帶有巰基的含氟聚合物接枝到所述功能化石墨烯表面，得到含氟聚合物接枝改性的氧化石墨烯；

D、改性石墨烯的還原：將所述含氟聚合物接枝改性的氧化石墨烯分散在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，加入水合肼，在85～95℃下加熱反應10～12小時，將氧化石墨烯還原，得到含氟聚合物接枝改性的石墨烯。

8.根據權利要求7所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，步驟B中，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的用量為氧化石墨烯質量的3～5％。

9.根據權利要求7所述的柔性高介電聚合物復合材料，其特征在于，步驟C中，所述端基帶有巰基的含氟聚合物的用量為功能化石墨烯質量的20～35％。

10.一種如權利要求1～9中任一項所述的柔性高介電聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

A、按每50～55mL?N,N-二甲酰胺溶液中加入4.9～4.9875g含氟鐵電聚合物基體的比例，將所述含氟鐵電聚合物基體加入N,N-二甲酰胺溶液中于60～70℃下攪拌溶解，得到A溶液；

B、按每10～15mLN,N-二甲酰胺溶液中加入0.0125～0.1g改性石墨烯的比例，將所述改性石墨烯加入N,N-二甲酰胺溶液中于室溫下攪拌25～30分鐘，得到B溶液；

C、在室溫下混合所述A和B溶液，攪拌25～30分鐘后，將溶液流延成膜，并在80～85℃干燥6～7小時，得到聚合物復合材料；

D、將所述聚合物復合材料在60～65℃下真空干燥10～12小時后，置于模具中于180～185℃、10～15MPa下熱壓5～7分鐘，即得所述柔性高介電聚合物復合材料。