[發(fā)明專利]一種介電復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211085586.7
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115477816B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉詩;任意;鄭雄峰;雷勇
• 申請（專利權）人: 湖北合聚高分子材料有限公司
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K3/04;C08K7/06;C08K9/02;C08K9/04
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本申請涉及一種介電復合材料及其制備方法，屬于高分子材料技術領域，材料的成分包括：PVDF樹脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化處理的碳纖維。選用了具有較高介電常數(shù)、較低介電損耗的PVDF作為基體樹脂，表面處理的碳纖維作為增強材料，羧基化氧化石墨烯作為功能性納米粒子誘導β?PVDF生成的同時獲得了綜合性能優(yōu)良的PVDF基復合材料。

技術領域

本申請涉及高分子材料領域，尤其涉及一種介電復合材料及其制備方法。

背景技術

高分子基介電復合材料具有結構性能可調(diào)、質(zhì)量輕且易于加工成型等優(yōu)點,因而在電子、電氣領域擁有廣闊的應用前景。聚偏氟乙烯(PVDF)是一種具有較高介電常數(shù)、較低介電損耗的熱塑性高分子材料,在電氣、生物醫(yī)藥、包裝等領域具有重要的應用價值。高分子基介合材料具有結構性能可調(diào)、質(zhì)量輕且易于加工成型等優(yōu)點,因而在電子、電氣領域擁有廣闊的應用前景。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種具有較高介電常數(shù)、較低介電損耗的熱塑性高分子材料,在電氣、生物醫(yī)藥、包裝等領域具有重要的應用價值。PVDF的典型代表是α-PVDF、β-PVDF晶型結構。α晶型為TGTG排列的單斜晶系,其凈偶極矩為零不顯極性；β晶型為TTTT全反式排列的正交晶系,氟原子分布在碳主鏈的一側,凈偶極矩不為零,方向指向主鏈。β-PVDF具有較大的自發(fā)極化強度,在外電場的作用下易于發(fā)生極化而表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能。

發(fā)明內(nèi)容

申請人在發(fā)明過程中發(fā)現(xiàn)：通過在PVDF中添加功能性納米粒子可誘導β-PVDF生成的同時還獲得綜合性能優(yōu)良的PVDF基復合材料。

本申請?zhí)峁┝艘环N介電復合材料及其制備方法和應用，以解決目前介電復合材料介電性能不佳的問題。

第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N介電復合材料。

具體的，所述材料的成分包括：PVDF樹脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化處理的碳纖維。

作為一種可選的實施方式，表面氧化處理的所述碳為經(jīng)濃硝酸表面氧化處理的碳纖維。

作為一種可選的實施方式，所述羧基化氧化石墨烯的制備方法包括：

把氧化石墨烯和NaOH與一氯乙酸的混合溶液進行混合超聲，以使氧化石墨烯上的羥基和環(huán)氧基轉化為羧基，得到羧基化氧化石墨烯。

作為一種可選的實施方式，所述氧化石墨烯和NaOH與一氯乙酸的混合溶液的體積比為2-4：1-3。

作為一種可選的實施方式，所述材料的成分以質(zhì)量分數(shù)計包括：PVDF樹脂75％-90％、羧基化氧化石墨烯2％-10％和表面氧化處理的碳纖維5％-15％。

作為一種可選的實施方式，所述材料的成分以質(zhì)量分數(shù)計包括：PVDF樹脂80％-85％、羧基化氧化石墨烯4％-8％和表面氧化處理的碳纖維8％-12％。

作為一種可選的實施方式，所述材料的成分以質(zhì)量分數(shù)計包括：PVDF樹脂81％-84％、羧基化氧化石墨烯5％-7％和表面氧化處理的碳纖維9％-11％。

作為一種可選的實施方式，所述材料的成分以質(zhì)量分數(shù)計包括：PVDF樹脂82％-83％、羧基化氧化石墨烯6％-7％和表面氧化處理的碳纖維10％-11％。

第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N介電復合材料的制備方法，用以實現(xiàn)第一方面任一項實施例所述的介電復合材料的制備。

具體的，所述方法包括：

把PVDF樹脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化處理的碳纖維進行預混合，得到預混物；

對所述預混物進行加熱熔融和造粒，得到介電復合材料。

作為一種可選的實施方式，所述加熱熔融的溫度為170-190℃。