[發(fā)明專利]一種氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910117231.3
• 申請日: 2019-02-15
• 公開（公告）號: CN109776828A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 遲慶國;王博;張?zhí)鞐?/a>;張昌海;王暄
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/08;C08G73/10;C08K3/22
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 劉坤

本發(fā)明涉及一種氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)及其制備方法，屬于介電復合材料技術(shù)領域。為解決聚酰亞胺儲能密度低的問題，本發(fā)明按照一定的質(zhì)量體積比將制備的氧化鋁納米顆粒與N,N?二甲基甲酰胺、均苯四甲酸酐混勻后分次加入4,4?二氨基二苯醚制得前驅(qū)體溶液；將前驅(qū)體溶液制成薄膜后進行梯度升溫酰亞胺化處理，冷卻后得到氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)。本發(fā)明以低填充量向聚酰亞胺基體中添加氧化鋁納米顆粒，在保證儲能介質(zhì)具有優(yōu)異的力學性能的同時，通過氧化鋁納米顆粒改性聚酰亞胺基體，所制備的儲能介質(zhì)具有較高的相對介電常數(shù)、擊穿場強和儲能密度以及較低介電損耗，解決了電介質(zhì)電容器儲能密度較低的技術(shù)難題。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于介電復合材料技術(shù)領域，尤其涉及一種氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著能源需求的不斷增加及傳統(tǒng)能源的持續(xù)消耗，提高傳統(tǒng)能源的利用效率和拓展能源使用范圍的問題日益凸顯。介質(zhì)電容器所具備的功率密度高、充放電快、周期長、結(jié)構(gòu)簡單、無污染等眾多優(yōu)點，使其成為解決能源存儲問題的理想器件，但其能量儲存密度低，限制了其更廣泛的推廣和應用。聚酰亞胺是一種具有穩(wěn)定化學結(jié)構(gòu)的高聚物，具有良好的電絕緣性和介電特性，常被用作介質(zhì)儲能材料，但由于其儲能密度較低，單獨使用無法達到應用的水平。

發(fā)明內(nèi)容

為解決聚酰亞胺儲能密度低的問題，本發(fā)明提供了一種氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)的制備方法，步驟如下：

步驟一、制備氧化鋁納米顆粒：

將硝酸鋁、去離子水和無水乙醇按一定質(zhì)量體積比混勻，置于一定溫度下烘干，所得粉末依次進行球磨處理、煅燒處理及納米砂磨處理，得到氧化鋁納米顆粒；

步驟二、制備前驅(qū)體溶液：

按一定質(zhì)量體積比備好步驟一制得的氧化鋁納米顆粒、N,N-二甲基甲酰胺、均苯四甲酸酐和4,4-二氨基二苯醚，將氧化鋁納米顆粒、均苯四甲酸酐和N,N-二甲基甲酰胺混合并超聲分散一定時間，在冰水浴條件下攪拌過程中分次加入4,4-二氨基二苯醚，充分攪拌后得到混合膠狀前驅(qū)體溶液；

步驟三、制備氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)：

將步驟二制得的前驅(qū)體溶液制成薄膜后進行梯度升溫酰亞胺化處理，冷卻后得到氧化鋁納米顆粒/聚酰亞胺基儲能介質(zhì)。

進一步的，步驟一所述硝酸鋁、去離子水和無水乙醇的質(zhì)量體積比為1g:1ml:10ml，所述烘干溫度為80℃，烘干時間為8～12h。

進一步的，步驟一所述球磨處理是將烘干所得粉末放入球磨罐，加入球磨罐容積60％的無水乙醇，在600～800r/min的轉(zhuǎn)速下處理12h，將所得漿料在80℃條件下烘干8h。

進一步的，步驟一所述煅燒處理的工藝為：以2℃/min的升溫速度，450min升至900℃，在900℃保溫1h后降溫至室溫。

進一步的，步驟一所述納米砂磨處理是將煅燒后的粉末加入納米砂磨機容器中，加入砂磨機容積60％的無水乙醇，在2500r/min的轉(zhuǎn)速下砂磨4h后在80℃溫度下烘干8h。

進一步的，步驟一所述氧化鋁納米顆粒的粒徑為200～300nm。

進一步的，步驟二所述氧化鋁納米顆粒、N,N-二甲基甲酰胺、均苯四甲酸酐和4,4-二氨基二苯醚的質(zhì)量體積比為(0.1083～0.8066)g:33ml:2.0024g:2.2248g，所述超聲分散的功率為490W，超聲分散時間為30～60min；所述攪拌的轉(zhuǎn)速為350r/min。