一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料及制备方法   0    0

本发明公开了一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料及制备方法。介电复合材料制备中，高体积分数无机物粒子的加入，会导致聚合物的机械性能和击穿强度大幅度降低。所述的复合材料是由片状钛酸锶和PVDF基聚合物组成的；钛酸锶纳米片在复合材料中的质量分数为1～30％，钛酸锶纳米片的粉体片径为0.1～10μm，厚度为10～100nm；所述的PVDF基聚合物包含聚偏氟乙烯PVDF和基于PVDF的P(VDF‑CTFE)、P(VDF‑HFP)、P(VDF‑TrFE)、P(VDF‑CTFE‑TrFE)。本发明使用二维片状钛酸锶作为无机添加粒子，可以有效降低添加物的含量，避免高含量无机粒子添加导致的机械性能和击穿强度的下降。

1.一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料，其特征在于：所述的复合材料由片状钛酸锶和PVDF基聚合物组成的；钛酸锶纳米片在复合材料中的质量分数为1～30％；钛酸锶纳米片的粉体片径为0.1～10μm，厚度为10～100nm；
该复合材料的制备过程如下：
步骤1、取表面改性剂加入第一溶剂中搅拌加热形成表面改性剂溶液，加热温度为50～
80℃；所述的表面改性剂采用盐酸多巴胺；
步骤2、取钛酸锶纳米片加入表面改性剂溶液中加热搅拌8～15h后，自然冷却至室温并离心出沉淀的片状无机物粒子，并对分离出的片状无机物粒子进行洗涤，在60～80℃下干燥处理10～16h后得到表面改性后的钛酸锶粒子；
步骤3、将PVDF基聚合物添加到极性溶剂中，搅拌溶解，得到聚合物溶液；
步骤4、将步骤2得到的钛酸锶粒子粉末添加到步骤3得到的聚合物溶液中，搅拌10～
30min，超声10～30min，重复多次形成均匀悬浮液；再将悬浮液均匀涂覆在石英基板上，涂覆量为1.5～4ml，在60～100℃加热台上加热0.5～1.5h，得到复合薄膜雏形；
步骤5、将步骤4所得的复合薄膜雏形放于190～210℃干燥箱中热处理1～2h，随后立即取出并进行淬火处理1～5min，得到致密的复合材料薄膜；最后将所得的致密复合薄膜放于
60～80℃干燥箱中热处理1～2h，使其表面水分完全蒸发后，得到最终的复合材料薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料，其特征在于：
所述的PVDF基聚合物包含PVDF和基于PVDF的P(VDF‑CTFE)、P(VDF‑HFP)、P(VDF‑TrFE)、P(VDF‑CTFE‑TrFE)聚合物。

3.根据权利要求1所述的一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述表面改性剂与第一溶剂的料液比为10:1～100:1g/L。

4.根据权利要求1所述的一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中所述的极性溶剂采用DMF、NMP或DMAC的分析纯溶剂。

5.根据权利要求1所述的一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，洗涤的过程为：用第一溶剂和第二溶剂分别离心洗涤片状无机物粒子两次；所述的第一溶剂采用去离子水或蒸馏水；所述的第二溶剂采用无水乙醇、N,N‑二甲基甲酰胺乙二醇单甲醚、二甲苯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中所述PVDF基聚合物与极性溶液的料液比为10:1～100:1g/L。