[發(fā)明專利]一種可拉伸的高儲能密度介電復合材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111234423B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 張書香;馬佳晨;張爐青;張亞彬;宗傳永;翟叢叢
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/24;C08J5/18;C08J3/28;C08J3/24
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉紅陽

1.一種可拉伸的高儲能密度介電復合材料的制備方法，其特征在于，首先制備含分子鏈內雙鍵的聚合物基質，然后對陶瓷填料的表面改性得到巰基改性的鈦酸鋇，然后將聚合物基質與陶瓷填料利用巰基和雙鍵在兩相界面處構建共價鍵，得到介電復合材料，具體包括以下步驟：

（1）含分子鏈內雙鍵的聚合物基質的制備：將聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，然后加入三乙胺，升溫、攪拌反應得到聚合物基質，記為P(VDF-CTFE-DB)；

（2）陶瓷填料的表面改性：將鈦酸鋇納米粒子分散于過氧化氫水溶液中反應得到羥基化的鈦酸鋇，記為BT-OH，然后將得到的BT-OH與γ-巰丙基三甲氧基硅烷反應，得到巰基改性的鈦酸鋇，記為BT-SH；

（3）復合材料的制備：將上述得到的BT-SH、P(VDF-CTFE-DB)在溶劑中混合反應得到復合物，記為BT-P(VDF-CTFE-DB)，然后將復合物加入到溶劑中，攪拌形成分散均勻的鑄膜液，加入BPO，攪拌完全溶解后刮膜，然后在高溫下以實現聚合物基質的交聯(lián)并快速蒸發(fā)溶劑定型，所得復合薄膜記為BT-SH-c-P(VDF-CTFE-DB)。

2.根據權利要求1所述的一種可拉伸的高儲能密度介電復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）的具體步驟如下：

將聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）40.0 g在磁力攪拌下溶解于N,N-二甲基甲酰胺320mL中，然后加入三乙胺21.6 g，將反應體系升溫至65℃后攪拌反應24 h；

反應完成后過濾除去針狀不溶物，然后滴加到大量水中沉淀，并用蒸餾水多次洗滌除去溶劑。

3.根據權利要求1所述的一種可拉伸的高儲能密度介電復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）的具體步驟如下：

將10.0 g鈦酸鋇納米粒子分散于200 mL 30 wt%的過氧化氫水溶液中，超聲分散 40min，然后在110℃下回流8 h，反應結束后離心并用蒸餾水洗滌至中性，干燥后得到羥基化的鈦酸鋇，記為BT-OH；

取5.0 g上述得到的BT-OH分散于100 mL體積比為80：20的乙醇和水的混合溶劑中，超聲分散40 min后加入γ-巰丙基三甲氧基硅烷，滴加鹽酸調節(jié)反應體系的pH值約為3，在50℃攪拌下反應18 h，反應結束后離心得到巰基改性的鈦酸鋇，并用乙醇多次洗滌除去未反應的硅烷偶聯(lián)劑，記為BT-SH。

4.根據權利要求1所述的一種可拉伸的高儲能密度介電復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）的具體步驟如下：

將BT-SH和DMF溶劑加入到石英玻璃管中，利用功率150 W的細胞粉碎機對分散液超聲分散40 min，然后加入一定量的P(VDF-CTFE-DB)，在50°C下攪拌至完全溶解，然后加入DMPA，氮氣鼓泡10 min后再在氮氣氛圍下用24 W紫外燈照射18 h，反應結束后將溶液滴加到大量蒸餾水中沉淀，蒸餾水洗滌兩次后在60°C下真空干燥24 h，產物記為 BT-P(VDF-CTFE-DB)；

將上述所得的復合物以一定的質量分數加入到 DMF溶劑中，在50°C下攪拌過夜形成分散均勻的鑄膜液，然后在60°C的真空烘箱中脫泡50 min，向脫泡后的鑄膜液中加入給定質量的BPO，攪拌完全溶解后刮膜，然后迅速放到160°C的烘箱中保持4 h以實現聚合物基質的交聯(lián)并快速蒸發(fā)溶劑定型，隨后轉移到80°C烘箱中保持24 h徹底除去痕量的溶劑，所得復合薄膜記為BT-SH-c-P(VDF-CTFE-DB)。