[發明專利]一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011221966.X
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112280224A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 謝惠
• 申請（專利權）人: 謝惠
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K9/10;C08K3/24;C08J5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法，包括材料選擇、高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備過程。

2.根據權利要求1所述的一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述方法采用尺寸為100納米的鈦酸鋇顆粒作為填料，來提高聚合物復合材料的介電常數。

3.根據權利要求1所述的一的一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述方法還通過用超支化聚酰胺包覆鈦酸鋇納米顆粒，形成一種特殊的核-殼結構，提高復合材料的介電常數。

4.根據權利要求1所述的的一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述方法采用具有很高介電常數的聚合物偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PVDF-TrFE-CFE)作為基體，來提高復合材料的介電常數。

5.根據權利要求1所述的一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述材料選擇如下所示：

鈦酸鋇納米顆粒(簡寫成BT)，水熱法制備，型號為GCBT01，平均尺寸為100納米，比表面積為10.55m2/g，晶體晶型為立方晶系，使用前100℃真空烘箱干燥24小時。

γ-氨丙基三乙氧基硅烷(國內商品名為KH-550，簡寫成APS)，分析純，通用(GE)化學提供，型號為A-1100。

3，5-二氨基苯甲酸單體(簡寫成DABA)，分析純，使用前用重結晶法提純。具體過程：100g DABA單體溶于500ml沸水，趁熱過濾，取濾液并用冰水冷卻，會有晶體析出，然后過濾，取濾渣并80℃真空干燥。

氯化鋰(簡寫成LiC1)，分析純，使用前230℃真空干燥12小時。

雙氧水溶液，濃度為30w％，分析純。吡啶，分析純。

亞磷酸三苯酯(簡寫成TPP)，分析純。

N，N-二甲基甲酰胺(簡寫成DMF)，分析純，使用前用干燥劑除水并減壓蒸餾，放置在含有4A分子篩的密閉試劑瓶中。

N-甲基吡咯烷酮(簡寫成NMP)，分析純，，使用前用干燥劑除水并減壓蒸餾，放置在含有4A分子篩的密閉試劑瓶中。

甲醇，分析純。

甲苯，分析純。

丙酮，分析純。

偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(簡寫成PVDF-TrFE-CFE)，偏氟乙烯、三氟乙烯和三氟氯乙烯的摩爾含量分別為78.854和15.8％。

6.根據權利要求1所述的一種高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述高介電聚合物基鈦酸鋇納米復合材料的制備過程如下：首先，制備具有核-殼結構的超支化聚酰胺包覆鈦酸鋇納米顆粒超支化聚酰胺包覆鈦酸鋇納米顆粒通過以下三步來制備第一步，對原始鈦酸鋇顆粒進行羥基化處理。將15g鈦酸鋇顆粒添加到含有80ml雙氧水溶液的單口圓底燒瓶中，雙氧水溶液的濃度為30wt‰。將該混合物用超聲棒超聲分散30分鐘，然后在105℃的油浴鍋中回流4h(油浴鍋為DF-10lS集熱式恒溫加熱磁力攪拌器)。用離心機分離處理后的鈦酸鋇顆粒，離心機轉速為9000轉/分，時間為5分鐘。再用去離子水洗滌鈦酸鋇顆粒，80℃真空干燥12h。得到的鈦酸鋇顆粒命名為羥基化鈦酸鋇，簡寫成BT-OH。第二步，用氨基硅烷功能化鈦酸鋇。將10gBT-OH加入到含有80ml甲苯的三口燒瓶中，用超聲棒超聲分散30分鐘，然后加入5gγ-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)，通氮氣，在80℃的油浴鍋中回流24h。用離心機分離氨基化后的鈦酸鋇顆粒，離心機轉速為9000轉/分，時間為5分鐘。再用甲苯洗滌鈦酸鋇顆粒兩次，80℃真空干燥12h。得到的鈦酸鋇顆粒命名為氨基化鈦酸鋇，簡寫成BT-APS。第三步，超支化聚酰胺包覆鈦酸鋇。將2gBT-APS顆粒添加到含有20mlN-甲基吡咯烷酮(NMP) 的單口圓底燒瓶中，用超聲棒超聲分散30分鐘，然后加入2g3，5-二氨基苯甲酸單體(DABA)，攪拌，直到單體溶解。加入5ml吡啶，5ml亞磷酸三苯酯(TPP)和0.042g LiCI。通氮氣，在100℃的油浴鍋中反應3h。在氮氣氛圍下冷卻到室溫，把反應后的混合物倒入50ml含有0.1％LiCl的甲醇溶液，除去未反應的單體。把沉淀下來的鈦酸鋇顆粒和超支化聚酰胺重新分散在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，用離心機分離，離心機轉速為9000轉/分，時間為5分鐘，除去未接枝的超支化聚酰胺，再用DMF洗滌鈦酸鋇顆粒兩次，80℃真空干燥12h。得到的鈦酸鋇顆粒命名為超支化鈦酸鋇，簡寫成BT@HBP。

其次，在室溫下定量的BT@HBP納米顆粒加入到含有DMF的燒杯中，用超聲棒超聲分散30分鐘。同時，相應含量的偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PVDE-TrFE-CFE)加入到另一個含有DMF的燒杯中，80°℃下攪拌溶解。接著，把BT@HBP納米顆粒懸浮液和PVDF-TrFE-CFE溶液混合在一起，80℃下攪拌30分鐘。然后把得到的混合物倒到已調平的熱玻璃板(120℃)上，快速揮發溶劑，再80℃真空干燥12h最后，得到的聚合物納米復合材料在平行板硫化機上壓成薄膜，壓力為20MPa，溫度為180℃。