[發明專利]一種納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜和制法

在審

• 申請號: 202011364693.4
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112341654A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 駱永新
• 申請（專利權）人: 諸暨市創達彈簧有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L51/06;C08K9/04;C08K3/38;C08F255/02;C08F222/06
• 代理公司: 北京恒泰銘睿知識產權代理有限公司 11642
• 代理人: 蘇天功

本發明涉及介電儲能器技術領域，且公開了一種納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜，馬來酸酐接枝聚丙烯，得到分子鏈上具有極性基團的一種聚合物，有效的提高了介電常數，氨基化改性后在表面得到活性基團，能夠更好的分散，且與馬來酸酐改性后的聚丙烯結合，有機納米殼改善了填料和基體之間的結合力，一定程度上抑制了介電損耗，馬來酸酐接枝聚丙烯和氮化硼氨基化后，在氮化硼氨基的親核作用下，馬來酸酐接枝聚丙烯上的酸酐基團能夠進行開環反應，提高了二者之間的結合力，在復合材料中形成了穩定、均一的界面，載流子的傳輸得到了抑制，降低了整體的擊穿可能性，使復合薄膜的擊穿強度有所增加。

技術領域

本發明涉及介電儲能器技術領域，具體為一種納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜和制法。

背景技術

隨著高新技術的發展，高密度儲能、高充放電效率響應的介質電材料吸引了眾多研究者的關注，對國家經濟發展和軍事領域能力的提升有著重要的意義，其中與常規電池和電容器相比，薄膜電容器由于具有比表面積大、體積小、存儲的能量密度高、制備工藝簡單、性能穩定等一系列特點而受到廣泛關注和研究。

薄膜電容器一般使用聚合物或者陶瓷類物質作為介電材料，陶瓷類物質作為介質層時，電容器通常比一般的具有更高的介電常數，熱穩定性能好，但這也導致了擊穿場強低，介電損耗高，不容易加工和微型研究使用，聚合物電容器作為一類具有較高的擊穿場強的介電材料，介電損耗很低，由于聚合物本身的性能，機械性能好，易加工成型，但通常情況下，單一聚合物的介電常數相對較低，因此，結合兩者的優點，有望制備具出有高介電常數、低介電損耗、高儲能密度的聚合物基復合薄膜，聚丙烯材料作為一種無毒、無臭的廣泛應用的聚合物材料，易獲得，且價格低廉，結構規整，有著優良的力學性能和低的介電損耗，馬來酸酐作為一種常見的聚合物接枝物，接枝聚丙烯，是分子鏈上具有極性基團的一種聚合物，氮化硼作為一種新型的陶瓷材料，耐腐蝕性能好，具有高的介電常數和優良的熱穩定性，氨基化改性后和π-π電子相互作用得到分散均勻，與聚丙烯復合后，利用聚丙烯基體高的擊穿強度，二者的協同作用，將有望得到兼具高介電常數、低介電損耗和高擊穿強度的儲能材料。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜和制法，提高單一聚合物儲能材料的缺陷，得到兼具高介電常數、低介電損耗和高擊穿強度的儲能材料。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜，所述納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜的制備方法包括以下步驟：

(1)將納米六方氮化硼與尿素混合均勻，置于球磨罐中，在氮氣氛圍下球磨10-20h，得到氨基化納米氮化硼；

(2)向燒瓶中加入體積比為2:1的二甲苯和丙酮的混合溶劑，在氮氣氛圍中，加入聚丙烯、過氧化二苯甲酰和馬來酸酐，攪拌混合，加熱進行反應，丙酮洗滌，干燥，得到馬來酸酐接枝的聚丙烯；

(3)向燒杯中加入氨基化氮化硼和丙酮，超聲分散得到混合溶液，將馬來酸酐接枝的聚丙烯溶于丙酮溶液，逐滴滴加到上述混合溶液中，室溫下攪拌反應24-36h，將溶液涂布在潔凈的玻璃基板上進行涂膜，干燥，得到納米氮化硼改性聚丙烯的復合介電薄膜。

優選的，所述步驟(2)中聚丙烯、過氧化二苯甲酰和馬來酸酐的質量比為100:0.5-2:0.8-3。

優選的，所述步驟(2)中反應的溫度為100-150℃，反應時間為3-5h。

優選的，所述步驟(3)中馬來酸酐接枝的聚丙烯、氨基化氮化硼的質量比為100:0.5-1.5。

(三)有益的技術效果

與現有技術相比，本發明具備以下化學機理和有益技術效果：