一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112280224A(43)申请公布日2021.01.29(21)申请号202011221966.X(22)申请日2020.11.05(71)申请人谢惠地址324014浙江省衢州市柯城区沟溪乡斗门垅村032号(72)发明人谢惠(51)Int.Cl.C08L27/16(2006.01)C08K9/10(2006.01)C08K3/24(2006.01)C08J5/18(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法(57)摘要本发明提供了一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，该方法把具有核‑壳结构的超支化聚酰胺包覆钛酸钡纳米颗粒作为填料，把偏氟乙烯‑三氟乙烯‑三氟氯乙烯共聚物(PVDF‑TrFE‑CFE)当作树脂基体。制备的BT@HBP纳米复合材料具有优异的介电性能，尤其是填料含量较高时。当钛酸钡的体积分数为40‰的时候，BT@HBP40的介电常数在1kHz时高达1485.5，远高于含有相同钛酸钡的BT纳米复合材料的介电常数(206.3)。和逾渗体系不同，BT@HBP/PVDF‑TrFE‑CFE复合材料即使在高填充时，依然保持足够的击穿强度，使得该材料在较低电压下就能获得高的储能密度。本发明提供的一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，制造的纳米复合材料在储能应用中有一定的实用价值。CN112280224ACN112280224A权利要求书1/2页1.一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，包括材料选择、高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备过程。2.根据权利要求1所述的一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法采用尺寸为100纳米的钛酸钡颗粒作为填料，来提高聚合物复合材料的介电常数。3.根据权利要求1所述的一的一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法还通过用超支化聚酰胺包覆钛酸钡纳米颗粒，形成一种特殊的核-壳结构，提高复合材料的介电常数。4.根据权利要求1所述的的一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法采用具有很高介电常数的聚合物偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PVDF-TrFE-CFE)作为基体，来提高复合材料的介电常数。5.根据权利要求1所述的一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述材料选择如下所示：钛酸钡纳米颗粒(简写成BT)，水热法制备，型号为GCBT01，平均尺寸为100纳米，比表面积为10.55m2/g，晶体晶型为立方晶系，使用前100℃真空烘箱干燥24小时。γ-氨丙基三乙氧基硅烷(国内商品名为KH-550，简写成APS)，分析纯，通用(GE)化学提供，型号为A-1100。3，5-二氨基苯甲酸单体(简写成DABA)，分析纯，使用前用重结晶法提纯。具体过程：100gDABA单体溶于500ml沸水，趁热过滤，取滤液并用冰水冷却，会有晶体析出，然后过滤，取滤渣并80℃真空干燥。氯化锂(简写成LiC1)，分析纯，使用前230℃真空干燥12小时。双氧水溶液，浓度为30w％，分析纯。吡啶，分析纯。亚磷酸三苯酯(简写成TPP)，分析纯。N，N-二甲基甲酰胺(简写成DMF)，分析纯，使用前用干燥剂除水并减压蒸馏，放置在含有4A分子筛的密闭试剂瓶中。N-甲基吡咯烷酮(简写成NMP)，分析纯，，使用前用干燥剂除水并减压蒸馏，放置在含有4A分子筛的密闭试剂瓶中。甲醇，分析纯。甲苯，分析纯。丙酮，分析纯。偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(简写成PVDF-TrFE-CFE)，偏氟乙烯、三氟乙烯和三氟氯乙烯的摩尔含量分别为78.854和15.8％。6.根据权利要求1所述的一种高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备过程如下：首先，制备具有核-壳结构的超支化聚酰胺包覆钛酸钡纳米颗粒超支化聚酰胺包覆钛酸钡纳米颗粒通过以下三步来制备第一步，对原始钛酸钡颗粒进行羟基化处理。将15g钛酸钡颗粒添加到含有80ml双氧水溶液的单口圆底烧瓶中，双氧水溶液的浓度为30wt‰。将该混合物用超声棒超声分散30分钟，然后在105℃的油浴锅中回流4h(油浴锅为DF-10lS集热式恒温加热磁力搅拌器)。用离心机分离处理后的钛酸钡颗粒，离心机转速为9000转/分，时间为5分钟。再用去离子水2CN112280224A权利要求书2/2页洗涤钛酸钡颗粒，80℃真空干燥12h。得到的钛酸钡颗粒命名为羟基化钛酸钡，简写成BT-OH。第二步，用氨基硅烷功能化钛酸钡。将10gBT-OH加入到含有80ml甲苯的三口烧瓶中，用超声棒超声分散30分钟，然后