一种聚氨酯介电弹性体及其制备方法.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CN114409943A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202210138665.3(22)申请日2022.02.15(71)申请人北京石油化工学院地址102617北京市大兴区清源北路19号(72)发明人师奇松薛蕊付贵茂梁永日(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732代理人刘晓静(51)Int.Cl.C08J7/00(2006.01)C08L75/04(2006.01)C08K3/22(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种聚氨酯介电弹性体及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种聚氨酯介电弹性体及其制备方法，属于介电弹性体技术领域。本发明的制备方法先将聚氨酯溶于N,N‑二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，加热搅拌一定时间使聚氨酯完全溶解得到聚氨酯基体溶液；将聚氨酯基体溶液添加不同质量分数的钛酸钡，超声搅拌一定时间后通过溶液浇筑的方式浇筑成膜并通过高温热处理的方式增强其介电性能及储能性能，降低杨氏模量。本发明通过热处理的方式改善聚合物材料与陶瓷介电材料的相容性差的问题，且在介电常数提升的同时介电损耗无明显变化，其在变形时远低于材料本身的击穿场强并保留聚氨酯优良的力学性能的特点。CN114409943ACN114409943A权利要求书1/1页1.一种聚氨酯介电弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚氨酯溶于溶剂中加热得到聚氨酯基体溶液；2)将钛酸钡加入到聚氨酯基体溶液中超声得到浇筑液，将浇筑液浇筑成型得到介电弹性体半成品；3)将介电弹性体半成品热压处理即可。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述溶剂为体积比为1～2：0.5～1.5的N,N‑二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯与溶剂的质量体积比为15～25g：100mL。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述加热的温度为30～45℃，加热的时间为10～12h。5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述钛酸钡与聚氨酯的质量比为1～10：100，所述钛酸钡的粒径为100～300nm。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述超声的频率为30～50kHz，所述超声的功率为60～100W，超声的时间为5～8h。7.根据权利要求2或4或6所述的制备方法，其特征在于，所述浇筑成型为通过溶液浇筑的方式将浇筑液浇筑到模具中，待溶剂挥发完全后脱模即可。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热压处理的温度为100～200℃，热压处理的时间为0.5～1.5h，所述热压处理的压力为0.5～1.0MPa。9.权利要求1～8任一项所述制备方法得到的聚氨酯介电弹性体。2CN114409943A说明书1/5页一种聚氨酯介电弹性体及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及介电弹性体技术领域，尤其涉及一种聚氨酯介电弹性体及其制备方法。背景技术[0002]BaTiO3作为一种陶瓷介电材料，具有介电常数大、介电损耗低等特点，具有良好的电学性质，是优质电介质储能材料，其在介电、压电、铁电和热释电等方面都受到广泛的关注与研究。BaTiO3是典型的钙钛矿型的介电材料，其铁电四方晶格结构使其在外电场作用下，自身产生一个电场对原来电场起到一定的抑制作用，这称为电介质的极化作用。[0003]介电弹性体作为一种电致驱动材料，能够在外界电场的刺激下改变其原始形状，而当外界电场刺激消失后，又能够恢复原始形状，这个过程中产生变形，实现了由电能到机械能的转换。当介电弹性体用于驱动器时，它既可以将电能转化成机械能，同时，这个过程又是可逆的，其本身又能将机械能转化成电能，用于发电机设备。[0004]在相同的驱动电场下，介电弹性体形变量主要由介电常数和杨氏模量这两个参数来决定。对于介电常数的增加，最为常见的是添加高介电常数的陶瓷介电材料如BaTiO3、TiO2、PZT等材料，但是由于陶瓷介电材料与聚合物材料的相容性差且两相之间存在间隙导致了介电损耗上升明显以及降低击穿强度等问题，增加了陶瓷介电材料在介电弹性体中的应用难度。[0005]因此，如何得到一种增加介电性能及储能性能、降低杨氏模量的介电弹性体的制备方法是目前需要解决的技术问题。发明内容[0006]本发明的目的在于提供一种增加介电性能及储能性能、降低杨氏模量的介电弹性体的制备方法，具体为一种聚氨酯介电弹性体及其制备方法。[0007]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：[0008]本发明提供了一种聚氨酯介电弹性体的制备方法，包括以下步骤：[0009]1)将聚氨酯溶于溶剂中加