[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010199051.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN111253679B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨智敏;鄭明勝;張翀;邢照亮;戴熙瀛;張翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L27/16;C08L27/20;H01G4/18;H01G4/33
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 劉凱強(qiáng);張奎燕

一種復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，所述復(fù)合材料由聚偏氟乙烯?六氟丙烯和聚丙烯組成。本發(fā)明采用聚偏氟乙烯?六氟丙烯作為原料，通過熔融共混的方法制備聚偏氟乙烯?六氟丙烯/聚丙烯復(fù)合材料，復(fù)合材料中聚偏氟乙烯?六氟丙烯與聚丙烯基體相容性和分散性良好，通過進(jìn)一步熱壓或共擠制成的5～30微米的薄膜，具有介電常數(shù)高、加工性能良好的優(yōu)點(diǎn)，在薄膜電容器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本文涉及有機(jī)薄膜電介質(zhì)電容器技術(shù)，尤指一種復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚丙烯材料在眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其中在電容器用電介質(zhì)材料方面占有重要地位，因?yàn)榫郾┍∧さ慕殡姄p耗小、擊穿強(qiáng)度高。用雙向拉伸聚丙烯制備的薄膜電容器是重要的電氣和電子元器件，在眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可以起到濾波、平滑和整流的作用，也可以作為直流支撐，但其低的介電常數(shù)(～2.2)限制了其單位體積電容量和儲(chǔ)能特性，薄膜電容器的體積過大成為了電子電氣系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的障礙，因此推進(jìn)電容器小型化勢(shì)在必行。

目前提高電介質(zhì)材料的介電常數(shù)的一個(gè)主要研究方向是添加無機(jī)納米顆粒，但是無機(jī)納米顆粒的易團(tuán)聚性和與聚合物基體的不良相容性使得無機(jī)納米顆粒/聚丙烯體系的加工性能極差，難以在實(shí)際中獲得工程應(yīng)用。采用高介電的聚合物與聚丙烯共混以提高材料的介電性能可以克服無機(jī)納米顆粒填料的缺點(diǎn)，但是普通高介電聚合物由于其高極性，與非極性的聚丙烯相容性也存在一定問題，例如聚丙烯與聚偏氟乙烯共混效果很差，無法實(shí)現(xiàn)均勻混合，需要加入大量的相容劑才能改善其相容性。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，具體為用聚偏氟乙烯-六氟丙烯提升聚丙烯介電性能的方法，采用聚偏氟乙烯的共聚物：聚偏氟乙烯-六氟丙烯與聚丙烯共混，可實(shí)現(xiàn)聚偏氟乙烯-六氟丙烯與聚丙烯良好的相容性，并且共聚物的分散性均得到了明顯的改善，從而有效地提升了復(fù)合材料的介電性能。能夠彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)：易推廣、實(shí)用性強(qiáng)，制備方法較易、可以使薄膜電容器電介質(zhì)的單位體積電容量、儲(chǔ)能特性得到極大提高。

本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料，所述復(fù)合材料由聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚丙烯組成。

在本發(fā)明提供的復(fù)合材料中，所述復(fù)合材料中聚偏氟乙烯-六氟丙烯的體積分?jǐn)?shù)為1-70％；

在本發(fā)明提供的復(fù)合材料中，所述復(fù)合材料中聚偏氟乙烯-六氟丙烯的體積分?jǐn)?shù)為5-70％。

另一方面，本發(fā)明提供了上述復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚丙烯采用熔融共混的方法制備得到復(fù)合材料。

在本發(fā)明提供的復(fù)合材料的制備方法中，所述熔融共混溫度為190-280℃。

在本發(fā)明提供的復(fù)合材料的制備方法中，所述熔融共混時(shí)間為10-60min。

另一方面，本發(fā)明提供了上述復(fù)合材料在輸電和電能儲(chǔ)存中的應(yīng)用。

在本發(fā)明提供的上述復(fù)合材料在輸電和電能儲(chǔ)存的應(yīng)用中，所述復(fù)合材料應(yīng)用于高介電薄膜或絕緣管材中。

在本發(fā)明提供的上述復(fù)合材料在輸電和電能儲(chǔ)存的應(yīng)用中，所述高介電薄膜的厚度為5-30μm；可選地，所述高介電薄膜的介電常數(shù)為2.4-5。

另一方面，本發(fā)明提供了聚偏氟乙烯-六氟丙烯提高聚丙烯介電性能的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

本發(fā)明制備的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/聚丙烯復(fù)合材料，相比聚偏氟乙烯/聚丙烯復(fù)合材料有了明顯的改善，相容性和分散性的提高使得復(fù)合材料的均勻性和實(shí)用性增加，還有效提升了介電常數(shù)。

該發(fā)明制備的復(fù)合材料可用于制備高介電薄膜和絕緣管材，在輸電和電能存儲(chǔ)領(lǐng)域有廣泛潛在用途。