[發明專利]一種具有三層結構的復合介電材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011313599.6
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112373162A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 李澤宇;朱曉明;楊鑫
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: B32B27/30
• 分類號: B32B27/30;B32B27/36;B32B27/08;B32B37/06;B32B37/10;C08J5/18;C08L27/16;C08K3/24;C08L33/12;C08L69/00;C08K3/22;C08L23/12;C08L25/06;B29C41/24
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發明公開一種具有三層結構的復合介電材料，包括介電增強層、夾設于介電增強層的耐壓增強層，所述介電增強層的材料為鐵電聚合物/介電陶瓷填料復合物，所述耐壓增強層為線性電介質高分子聚合物，還提供其制備方法，包括如下步驟：S1.將鐵電聚合物溶解于N,N?二甲基甲酰胺后，加入介電陶瓷填料并超聲分散，得混合液，將所述混合液涂覆于石英玻璃板上，烘干后刮下，得介電增強薄膜；S2.將線性電介質高分子聚合物的N,N?二甲基甲酰胺溶液涂覆于，石英玻璃板上，烘干后刮下，得耐壓增強薄膜；S3.將所述耐壓增強薄膜夾設于所述介電增強薄膜之間，熱壓成型后冷卻，即得具有三層結構的復合介電材料，儲能效率及儲能密度高。

技術領域

本發明涉及介電儲能材料技術領域，具體涉及一種具有三層結構的復合介電材料及其制備方法。

背景技術

薄膜電容器具有功率密度大、充放電效率高、循環性能穩定等特點，在當代電子電力系統中發揮著重要作用。薄膜電容器的性能指標的優劣取決于電介質薄膜材料的關鍵性能參數如儲能密度、充放電效率等。聚合物電介質材料具有柔性、質輕、易加工的特點且耐高壓性能優異，是制備薄膜電容器的主要原材料。然而聚合物電介質材料的儲能密度較低，限制了薄膜電容器的進一步發展，開發高效穩定的高儲能密度新型電介質材料具有極強的理論意義與現實價值。

通過制備聚合物/介電陶瓷復合材料，是實現高儲能密度電介質材料的有效手段。例如，Li等將聚乙烯吡絡烷酮包覆的鈦酸鋇（BaTiO₃）填料與聚偏氟乙烯（PVDF）復合，當改性鈦酸鋇納米線的含量達到3 vol.%時，復合材料在300 MV/m的條件下，儲能密度達到8.55J/cm³，較聚合物基體提升效果明顯，然而，介電陶瓷的引入導致復合材料的擊穿強度降低，儲能效率下降，進而限制了儲能性能的提升。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種具有三層結構的復合介電材料，儲能效率及儲能密度高。

本發明的解決的技術方案是，一種具有三層結構的復合介電材料，包括介電增強層、夾設于介電增強層的耐壓增強層，所述介電增強層的材料為鐵電聚合物/介電陶瓷填料復合物，所述耐壓增強層為線性電介質高分子聚合物。

優選地，所述鐵電聚合物/介電陶瓷填料復合物中，鐵電聚合物包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯，聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一種，所述介電陶瓷填料包括鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、二氧化鈦中的一種。

優選地，所述線性電介質高分子聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一種。

優選地，所述介電增強層與所述耐壓增強層的厚度相等。

優選地，所述介電陶瓷填料與所述鐵電聚合物的質量之比為1:9-19。。

還提供一種具有三層結構的復合介電材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.將鐵電聚合物溶解于N,N-二甲基甲酰胺后，加入介電陶瓷填料并超聲分散，得混合液，將所述混合液涂覆于石英玻璃板上，烘干后刮下，得介電增強薄膜；

S2.將線性電介質高分子聚合物的N,N-二甲基甲酰胺溶液涂覆于，石英玻璃板上，烘干后刮下，得耐壓增強薄膜；

S3.將所述耐壓增強薄膜夾設于所述介電增強薄膜之間，熱壓成型后冷卻，即得具有三層結構的復合介電材料。

優選地，所述步驟S1及步驟S2中，烘干溫度為60-70 ℃，烘干時間為24-48 h。

優選地，所述熱壓定型溫度為180-200 ℃，熱壓壓力為15-20 Mpa，熱壓時間為20-30 min。

優選地，所述耐壓增強薄膜及介電增強薄膜的厚度均為5-8 μm。