[發明專利]一種具有海島結構的PVDF基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811261852.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109401142B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 孫樹林;楊世美;宋士新;呂雪
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L23/08;C08K3/04
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 李外

本發明提供一種具有海島結構的PVDF基復合材料及其制備方法，屬于復合材料制備領域。該復合材料具有海島結構，是將聚偏氟乙烯、乙烯?丙烯酸甲酯?甲基丙烯酸環氧丙酯和碳納米管先進行熔融共混，然后經過熱壓和冷壓，脫模后得到的。本發明還提供一種具有海島結構的PVDF基復合材料的制備方法。本發明的復合材料介電常數高達794，此時介電損耗僅為0.81。

技術領域

本發明涉及復合材料制備領域，具體涉及一種具有海島結構的PVDF基復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著電子行業的快速發展，人們對電子產品提出了柔性化、輕量化、智能化、便攜性等要求。將大量無源元件嵌入到電路板內部以達到電路板小型化是實現上述要求的解決方案之一。而作為重要儲能元件的電容器，目前還難以做到高度的集成化，其原因主要是受限于與之相匹配的高介電材料。而傳統的高介電材料由于其加工條件苛刻、脆性大等因素已經難以滿足先進的電子技術要求。所以為解決電容器的集成化、電路板的小型化，開發新型的介電材料就顯得迫在眉睫。由于大多數高分子聚合物具有絕緣性、優異的可加工性、較好的力學性能、密度低等一系列優點，但是其介電常數較低。因此，近年來許多科研工作者對聚合物基介電復合材料進行了大量研究，以求制備出高性能介電材料以滿足相關領域高速發展的需求。

目前聚合物基介電復合材料根據其填料的區別大致可分為兩類：一是陶瓷粒子填充的高分子介電復合材料；另一種是導電離子填充的高分子介電復合材料。對于陶瓷粒子填充的介電復合材料來說，一般需要填料的含量較高時，體系的介電常數才會有明顯的提高，而大量填充的陶瓷粒子不僅會導致材料的力學性能下降，而且也會降低其加工性能。通過向高分子基體中添加導電填料可以在低填料含量的情況下實現介電常數的明顯提高，但是由于如碳納米管、石墨烯等一系列納米導電填料表面能較大，容易團聚這會導致介電損耗的升高。所以研究者們會通過對填料的表面處理或者制備具有特殊結構的復合材料來實現填料的良好分散以及介電損耗的抑制。

聚偏氟乙烯(PVDF)，由于其相對其它聚合物有較高的介電常數，且具有耐化學腐蝕，耐高溫，耐輻射等性能而作為集體材料被大量用于高介電復合材料的制備與研究當中。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的復合材料不能同時滿足介電常數高、介電損耗低的問題，而提供一種具有海島結構的PVDF基復合材料及其制備方法。

本發明首先提供一種具有海島結構的PVDF基復合材料，該復合材料具有海島結構，該復合材料是將聚偏氟乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環氧丙酯和碳納米管先進行熔融共混，然后經過熱壓和冷壓，脫模后得到的。

優選的是，所述的碳納米管為表面帶有羧基的碳納米管。

本發明還提供一種具有海島結構的PVDF基復合材料的制備方法，該方法包括：

步驟一：將聚偏氟乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環氧丙酯和碳納米管進行熔融共混，得到聚偏氟乙烯/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環氧丙酯/碳納米管復合物；

步驟二：將步驟一的聚偏氟乙烯/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環氧丙酯/碳納米管復合物置于模具中進行熱壓，然后轉移至冷壓機中冷壓，脫模得到具有海島結構的PVDF基復合材料。

優選的是，所述的步驟一中聚偏氟乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環氧丙酯和碳納米管的質量比為(87.5-90)：10：(0.5-2.5)。

優選的是，所述的步驟一中聚偏氟乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環氧丙酯和碳納米管的質量比為88：10：2。

優選的是，所述的步驟一的熔融共混溫度為190-220℃，轉子轉速為60轉/分，共混時間為5-10min。

優選的是，所述的步驟二的熱壓溫度為190-220℃、壓力為8-13Mpa，熱壓時間為5-10分鐘。