[發明專利]一種制備高β晶含量的PVDF/BaTiO

有效

• 申請號: 201710022475.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106832365B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 宮蕾;詹世平;陳淑花
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L27/16;C08K9/00;C08K3/24
• 代理公司: 21226 大連八方知識產權代理有限公司
• 代理人: 衛茂才

本發明公開了一種制備高β晶含量的PVDF/BaTiO₃復合膜的方法，屬于化工領域。本發明方法的關鍵步驟是采用空氣DBD等離子體處理BaTiO₃納米顆粒，將改性后的BaTiO₃納米顆粒溶解在DMF中制成懸浮液與PVDF/DMF溶液混合制成混合液后澆注在玻璃基片上，干燥后蒸發DMF制成PVDF/BaTiO₃復合膜。本發明方法可以制備得到性質優良的PVDF/BaTiO₃復合膜，且生產成本低廉，適合用大工業生產，工業應用前景優良。

技術領域

本發明涉及化工領域，具體是一種制備高β晶含量的PVDF/BaTiO₃復合膜的方法。

背景技術

聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride簡稱PVDF)儲能薄膜是一種新型高分子儲能功能材料。相比于傳統的石英晶體及鐵電陶瓷，其具有密度小、柔性好、機械強度高、介電損耗因數低、聲阻抗易匹配、頻響范圍寬、能抗化學和油性腐蝕等優良特性，且可加工成大面積和復雜的形狀來使用。PVDF薄膜的儲能性質與結晶形態密切相關。研究表明，只有極性的鋸齒形β晶才顯示出較高的壓電性和焦電性，且取向后的介電常數可從6～8提高到11～14。 PVDF智能材料的性能主要取決于優先取向的全反式(TTTT)偶極子(即β相構象)。然而， PVDF中β晶相含量很低，且不能穩定存在。PVDF的β晶含量低導致各向異性差，取向極化困難，很難作為功能材料使用。此外，低的β晶含量導致制品親水性差、滲透性能差等問題。這些問題已成為與PVDF相關的智能材料大規模商品化應用的瓶頸。因此，獲得高β晶含量的制品對解決PVDF的加工、使用等難題，無論從基礎研究的角度還是市場的需求而言，都具有重要意義。

β晶體的形成受到偶極間作用強度、成型方法及結晶條件等因素的限制，成核劑與PVDF 偶極的相互作用是異相成核形成β相的控制性問題，因而需要改善相互作用來促進誘導結晶過程。目前對成核劑表面改性的方法多為偶聯劑法、表面接枝聚合物法等傳統的化學改性方法，這些方法不僅反應程度不易控制而且會對環境造成不同程度的污染，很難實現工業化。

低溫等離子體主要是通過電暈放電、輝光放電、介質阻擋放電(DBD)等方式產生。與傳統的化學改性方法相比，低溫等離子體改性技術具有作用強度大、穿透力小、效率高、無污染、反應程度容易控制等優點，在提高PVDF膜的β晶含量方面具有重要的潛在應用前景，但要將其應用于工業實踐，目前仍面臨許多挑戰，許多關鍵問題亟待需要解決。因此，急需對現有方法進行改進，以制備得到性質優良的PVDF復合膜，同時降低生產成本。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種制備PVDF/BaTiO₃復合膜的新方法，采用該方法可制得性質優良的PVDF/BaTiO₃復合膜，且成本低廉。

本發明的技術方案為采用空氣介質阻擋放電(DBD)等離子體處理BaTiO₃納米顆粒和溶液澆鑄方法制備高β晶含量的PVDF/BaTiO₃復合薄膜。具體步驟為：

步驟1：將BaTiO₃納米顆粒置于電壓為20kv～24kv的空氣DBD等離子體中，間距為4mm，反應時間≤5min；

步驟2：將PVDF粉末溶解在DMF溶液中，并于40℃～60℃水浴中機械攪拌20～40min，直至完全溶解，溶液濃度為0.05g/ml；

步驟3：將步驟1中處理后的BaTiO₃納米顆粒溶解在DMF(二甲基甲酰胺)溶液中，室溫下超聲處理30～50min直至獲得均勻的懸浮液，懸浮液濃度為0.02g/ml；