[發明專利]一種無鉛BaTiO3-PVDF復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910181497.4
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110075720A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 劉運牙;吳記彪;山東良;潘鍇
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/34;B01D67/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發明公開了一種無鉛BaTiO₃?PVDF復合膜及其制備方法；所述無鉛BaTiO₃?PVDF復合膜中含有BaTiO₃孿晶。其制備方法為：以BaTiO₃孿晶粉末為原料；將適量的BaTiO₃孿晶粉末加入到含有PVDF的N,N二甲基甲酰胺溶液中，均勻混合后涂布在載玻片上，經過真空干燥和淬火處理后，得到BaTiO₃孿晶?PVDF復合膜。本發明公開的制備方法簡便有效地增強了無鉛BaTiO₃?PVDF復合膜力電耦合壓電性能，且同時增強了其介電和鐵電性能。本發明首次提出并制備了BaTiO₃孿晶?PVDF復合膜，其性能優良，制備工藝簡單，便于大規模應用。

技術領域

本發明涉及壓電復合材料制備領域技術領域，更具體的說是涉及一種無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜及其制備方法。

背景技術

壓電復合材料在醫療、傳感、測量等領域有著廣泛的應用，它由兩種或多種材料復合而成。常見的壓電復合材料為壓電陶瓷和聚合物 (例如聚偏氟乙烯或環氧樹脂)的兩相復合材料。這種復合材料兼具壓電陶瓷和聚合物的優點，具有很好的柔韌性和加工性能，并具有較低的密度，很容易制備成尺寸大而且均勻的薄膜，容易和空氣、水、生物組織等實現聲阻抗匹配。

為了使壓電復合材料的壓電系數達到使用要求，常用的方法是使用壓電系數較大的含鉛類陶瓷如鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷和有機聚合物 PVDF制備成復合膜，但是鋯鈦酸鉛中含鉛，對環境污染嚴重，對人體健康威脅大。于是人們使用不含鉛且結構簡單的鈦酸鋇(BaTiO₃)代替鋯鈦酸鉛，制備了BaTiO₃-PVDF復合膜，然而BaTiO₃-PVDF復合膜的壓電系數較低，無法達到使用要求。

因此，提供一種具有優異電耦合性能的的無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜及其制備方法變得尤為重要。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種具有優異電耦合性能的無鉛 BaTiO₃-PVDF復合膜及其制備方法。本發明利用BaTiO₃孿晶粉末代替普通的BaTiO₃粉末，設計和制備的復合膜在力電耦合性能上明顯大于普通BaTiO₃-PVDF復合膜，同時介電和鐵電性能也明顯提高。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜，所述無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜中含有BaTiO₃孿晶。

作為優選方案，本發明一種無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜，所述無鉛 BaTiO₃-PVDF復合膜中，BaTiO₃孿晶的質量百分含量小于等于50％且不等于0％、優選為5-35％、進一步優選為20-30％。

本發明一種無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜的制備方法，包括下述步驟：

按設計組分配取BaTiO₃孿晶、PVDF；將PVDF、BaTiO₃孿晶加入到溶劑中得到懸浮液；然后將懸浮液涂覆于基底上，干燥，得到BaTiO₃孿晶-PVDF復合膜。

作為優選方案，本發明一種無鉛BaTiO₃-PVDF復合膜的制備方法，所述溶劑選自N,N二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一種，優選為N,N二甲基甲酰胺。

作為優選技術方案，所述制備方法包括下述步驟：