[發明專利]一種片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010162523.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111234424B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 王卓;孔夢蕾;王梟穎;李銀博;范家豪;易志輝
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K9/00;C08K7/00;C08K3/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明一種片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料及其制備方法，所述方法包括步驟1，將聚偏氟乙烯均勻分散在有機溶劑中，得到聚偏氟乙烯溶液；將片狀氮化硼加入到有機溶劑中依次超聲、磁力攪拌，得到氮化硼溶液，片狀氮化硼的體積與聚偏氟乙烯和片狀氮化硼總體積的比值為1％～4％；步驟2，將氮化硼溶液加入到聚偏氟乙烯溶液中后在43～46℃下依次進行超聲和磁力攪拌；步驟3，用流延法制備氮化硼/聚偏氟乙烯的復合物，之后烘干后得到復合物A，將復合物A在180～220℃下烘干5～10min后淬火得到片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料，減少空間電荷的高損耗，增大擊穿場強，使片狀的BN與PVDF復合材料獲得了大的儲能密度。

技術領域

本發明涉及高介電和高儲能的聚合物基復合材料制備技術領域，具體為一種片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

高介電陶瓷-聚合物形成的介電復合材料對儲能材料有著重要的意義，它以高介電常數的高介電陶瓷和高擊穿場強的聚合物來制備同時具有高介電常數和高擊穿場強的復合材料，從而獲得大的儲能密度。

近年來，對于二維片層填料的研究也是熱點不斷，這種片層結構被普遍認為具有空間阻斷效應，能夠有效阻止基體內電樹擴張，使導電通路更加曲折，阻礙空間電荷的損失和局部放電，從而增大擊穿場強。

氮化硼(化學式為BN)是一種高介電陶瓷，屬于二維片狀填料，其與聚偏氟乙烯(簡寫式為PVDF)可形成介電復合材料，從而得到具有一定儲能密度的復合材料，但目前報道過的氮化硼與聚偏氟乙烯的復合材料儲能密度仍有待提高。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料及其制備方法，工藝簡單、成本低廉，反應周期短，重復性好，制備出的片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料擊穿場強高，儲能密度大。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料的制備方法，包括如下步驟，

步驟1，將聚偏氟乙烯均勻分散在有機溶劑中，得到聚偏氟乙烯溶液；

將片狀氮化硼加入到有機溶劑中依次超聲、磁力攪拌，得到氮化硼溶液，其中片狀氮化硼的體積與聚偏氟乙烯和片狀氮化硼總體積的比值為1％～4％；

步驟2，將氮化硼溶液加入到聚偏氟乙烯溶液中后在43～46℃下依次進行超聲和磁力攪拌，得到混合體系；

步驟3，將混合體系用流延法制備氮化硼/聚偏氟乙烯的復合物，之后將氮化硼/聚偏氟乙烯的復合物烘干后得到復合物A，將復合物A在180～220℃下烘干5～10min后淬火得到片狀氮化硼/聚偏氟乙烯復合材料。

優選的，步驟1中，所述的有機溶劑為DMF。

優選的，步驟1在制備聚偏氟乙烯溶液時聚偏氟乙烯和有機溶劑的比例為(0.49～0.52)g：(3.5～4)mL。

進一步，步驟1中，將片狀氮化硼加入到有機溶劑中超聲0.5～1h后磁力攪拌0.5～1h，得到氮化硼溶液，其中所述有機溶劑與制備聚偏氟乙烯溶液時有機溶劑的體積比為(1～1.5)：(3.5～4)。

進一步，制備氮化硼溶液時，超聲和磁力攪拌交替進行，重復次數為3～5次。

優選的，步驟2在制備混合體系時，超聲和磁力攪拌交替進行，重復次數為4～6次。

進一步，超聲和磁力攪拌在交替進行時，每次超聲的時間為0.5～1h，每次磁力攪拌的時間為4～6h。

優選的，步驟3中，氮化硼/聚偏氟乙烯的復合物在100～105℃下烘干10～12h。

優選的，步驟3中，復合物A烘干后用2～10℃的冰水淬火。