[發(fā)明專利]一種高介電常數(shù)全有機(jī)復(fù)合疏水材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811615872.3
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109762276A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張啟龍;朱志才;楊輝;王浩
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L83/04;C08L25/06;C08J5/18
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及納米復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種高介電常數(shù)全有機(jī)復(fù)合疏水材料及其制備方法。該復(fù)合疏水材料是以聚二甲基硅氧烷和聚(偏氟乙烯?三氟乙烯)為基體，以聚苯乙烯微球?yàn)樘畛洳牧希ㄟ^共混和旋涂工藝制得；所述基體中，聚二甲基硅氧烷和聚(偏氟乙烯?三氟乙烯)的質(zhì)量比為2∶3，所述填充材料占全有機(jī)復(fù)合疏水材料總質(zhì)量的5～30wt％。本發(fā)明在有聚合物基體中加入納米聚苯乙烯微球可增強(qiáng)界面極化效應(yīng)，構(gòu)建微粗糙表面，提高復(fù)合材料的介電常數(shù)，并保持優(yōu)良的疏水性能。制備工藝簡單，方法的可操作性和可重復(fù)性高。通過調(diào)節(jié)PS的添加含量，能實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的介電、疏水等性能調(diào)控，同時(shí)由于是純有機(jī)物復(fù)合，柔韌性性能較好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高介電常數(shù)全有機(jī)復(fù)合疏水材料及其制備方法，屬于納米復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電潤濕作為一種新型的利用電壓來調(diào)控導(dǎo)電液滴的致動技術(shù)，具有調(diào)控范圍廣、響應(yīng)靈敏且可以重復(fù)利用等特點(diǎn)，在各類微流控芯片、顯示元器件以及可變焦液體透鏡中具有廣泛應(yīng)用。介電潤濕器件通常由基底、電極、介電層、導(dǎo)電液滴這4個(gè)部分組成。其中，介電層對電潤濕器件驅(qū)動電壓以及制作工藝都有著很大的影響，它可以大幅消除電解現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)增加電壓對導(dǎo)電液滴的調(diào)控范圍，極大地促進(jìn)了電潤濕在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。通常，電潤濕器件驅(qū)動電壓與介電層的介電常數(shù)成反比關(guān)系。因此，制備具有較好疏水性能和高介電常數(shù)的介電層對提高電潤濕性能有著十分重要的意義。然而，目前大多數(shù)疏水聚合物材料的介電常數(shù)較低，導(dǎo)致驅(qū)動電壓高，影響介電潤濕器件的穩(wěn)定性。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種熱固性橡膠，具有優(yōu)良的透光性、彈性、可塑性和疏水性,且成膜工藝簡單，僅通過旋涂就可獲得厚度為微米級的薄膜。然而，純PDMS材料的介電常數(shù)較低(小于3)，限制了其在介電潤濕器件、微流控芯片等領(lǐng)域的應(yīng)用。聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))是由偏氟乙烯和三氟乙烯進(jìn)行共聚和生成的二元共聚物，具有較高的介電常數(shù)(7.6-17.6)，可溶于一般的有機(jī)溶劑，易成膜。但疏水特性較其他有機(jī)材料較低，一般在100°左右。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高介電常數(shù)全有機(jī)復(fù)合疏水材料及其制備方法。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

提一種高介電常數(shù)全有機(jī)復(fù)合疏水材料，該復(fù)合疏水材料是以聚二甲基硅氧烷和聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)為基體，以聚苯乙烯微球?yàn)樘畛洳牧希ㄟ^共混和旋涂工藝制得；所述基體中，聚二甲基硅氧烷和聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的質(zhì)量比為2∶3，所述填充材料占全有機(jī)復(fù)合疏水材料總質(zhì)量的5～30wt％。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了前述全有機(jī)復(fù)合疏水材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)以聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)粉末和聚苯乙烯微球?yàn)槿苜|(zhì)，以N，N-二甲基甲酰胺為溶劑；進(jìn)行混合和機(jī)械攪拌，得到溶液A；將聚二甲基硅氧烷加入異丙醇中，混合并機(jī)械攪拌后，得到溶液B；

(2)按聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)和聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為3∶2取溶液A和溶液B，混合均勻；然后加入硅氧烷彈性體固化劑，固化劑與聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1∶10；將混合溶液置于50℃水浴中攪拌，然后在室溫下攪拌，得到懸濁液；將懸濁液抽真空除去氣泡，得到共混溶液；

(3)通過旋涂法將共混溶液涂覆在干凈的ITO玻璃導(dǎo)電面上，室溫干燥后，在80℃下干燥除去殘留溶劑，得到以膜形式存在的高介電常數(shù)全有機(jī)復(fù)合疏水材料。

本發(fā)明中，在步驟(1)中，控制聚苯乙烯微球的用量，使其占復(fù)合疏水材料總質(zhì)量的5～30wt％。

本發(fā)明中，在步驟(1)中，溶液A的溶質(zhì)溶劑質(zhì)量比為1∶10；溶液B的溶質(zhì)溶劑質(zhì)量比為1∶5。

本發(fā)明中，所述步驟(2)中，在水浴中攪拌的時(shí)間為0.5小時(shí)；在室溫下再攪拌的時(shí)間為24小時(shí)；抽真空的時(shí)間為1小時(shí)。