[發(fā)明專利]一種高定向排布核殼結(jié)構(gòu)纖維聚偏氟乙烯基復(fù)合介質(zhì)及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810820706.0 | 申請日: | 2018-07-24 |
| 公開(公告)號: | CN109265879B | 公開(公告)日: | 2020-07-10 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 張?jiān)?/a>;遲慶國;劉立柱;張昌海;王暄 | 申請(專利權(quán))人: | 哈爾濱理工大學(xué) |
| 主分類號: | C08L27/16 | 分類號: | C08L27/16;C08K9/02;C08K7/08 |
| 代理公司: | 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209 | 代理人: | 曹徐婷 |
| 地址: | 150080 黑龍*** | 國省代碼: | 黑龍江;23 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 定向 排布 結(jié)構(gòu) 纖維 聚偏氟 乙烯基 復(fù)合 介質(zhì) 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種高定向排布核殼結(jié)構(gòu)纖維聚偏氟乙烯基復(fù)合介質(zhì)及其制備方法,所述復(fù)合介質(zhì)由核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2NFs填充相和PVDF復(fù)合而成,其中:所述BZCT@SiO2NFs為核殼纖維結(jié)構(gòu),核層為鋯鈦酸鋇鈣,殼層為氧化硅。本發(fā)明首先采用溶膠?凝膠法和靜電紡絲技術(shù)制備具有大長徑比的無機(jī)纖維填充相,然后對其進(jìn)行二氧化硅包裹,隨后與PVDF復(fù)合,并進(jìn)行淬火處理,得到致密的高定向一維核殼結(jié)構(gòu)的無機(jī)纖維?PVDF基復(fù)合薄膜。本發(fā)明的高定向排布的一維核殼結(jié)構(gòu)無機(jī)纖維?PVDF基復(fù)合薄膜介質(zhì)能夠顯著提高介電、擊穿和儲能性能,維持了聚合物自身優(yōu)異的電絕緣與機(jī)械性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于介質(zhì)電容器領(lǐng)域,涉及一種聚合物基電介質(zhì)納米復(fù)合材料及其制備方法,具體涉及一種一維核殼結(jié)構(gòu)無機(jī)填充相-聚合物基復(fù)合介質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)
電力電子領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)電介質(zhì)材料的要求不斷提高,其中聚合物基電介質(zhì)納米復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,同時(shí)提高復(fù)合材料的介電性能和電擊穿強(qiáng)度仍然是長期以來研究學(xué)者所面臨的重要挑戰(zhàn)。另外,無機(jī)填充相和聚合物基體存在較大的介電差異問題,這會導(dǎo)致復(fù)合介質(zhì)內(nèi)部局部電場分布不均,破壞其耐擊穿能力,從而導(dǎo)致儲能性能裂化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)階段介質(zhì)擊穿強(qiáng)度偏低、儲能密度較低的問題,提供了一種具有高儲能密度、高擊穿強(qiáng)度的高定向排布核殼結(jié)構(gòu)纖維聚偏氟乙烯基復(fù)合介質(zhì)及其制備方法。本發(fā)明制備工藝流程簡便,容易推廣實(shí)施。通過對比發(fā)現(xiàn),本發(fā)明的高定向排布的一維核殼結(jié)構(gòu)無機(jī)纖維-PVDF基復(fù)合薄膜介質(zhì)能夠顯著提高介電、擊穿和儲能性能,維持了聚合物自身優(yōu)異的電絕緣與機(jī)械性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高定向排布核殼結(jié)構(gòu)纖維聚偏氟乙烯基復(fù)合介質(zhì),由核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2NFs填充相和PVDF復(fù)合而成,所述核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2 NFs填充相在復(fù)合介質(zhì)中定向排布,BZCT@SiO2 NFs為核殼纖維結(jié)構(gòu),核層為鋯鈦酸鋇鈣,殼層為氧化硅,核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2NFs填充相在復(fù)合介質(zhì)中的含量為1~20vol%。
一種上述高定向排布核殼結(jié)構(gòu)纖維聚偏氟乙烯基復(fù)合介質(zhì)的制備方法,包括如下步驟:
步驟一、制備核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2 NFs:
(1)將1~5g鋯鈦酸鋇鈣納米纖維分散在100~400mL乙醇、200~500mL去離子水和1~20mL氨水的混合液中;
(2)加入5~20mL TEOS溶液,連續(xù)攪拌30~180min,然后將混合液在60~70℃溫度下再攪拌6~24h;
(3)通過離心清洗收集被修飾粉末,用去離子水和乙醇洗滌至pH=6~8,烘干,獲得核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2 NFs;
步驟二、制備BZCT@SiO2-PVDF復(fù)合薄膜:
(1)將核殼結(jié)構(gòu)BZCT@SiO2 NFs填充相置于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,超聲分散5~60min,使其均勻分散在DMF溶液中;
(2)向上述分散液中緩慢加入聚偏氟乙烯(PVDF)粉末,配制均質(zhì)穩(wěn)定的含有BZCT@SiO2 NFs填充相的PVDF混合溶液,置于真空箱內(nèi)抽真空、靜置、排氣泡;
(3)將步驟(2)所得的混合溶液吸入注射器進(jìn)行高速定向靜電紡絲,獲得高定向排布的BZCT@SiO2-PVDF基復(fù)合濕膜;
(4)將濕膜放在真空烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干處理,獲得高定向排布的BZCT@SiO2-PVDF基復(fù)合薄膜;
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