[发明专利]聚偏氟乙烯基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)是一种半结晶高聚物材料，其具有优良的介电、压电及热释电性能，而被广泛应用在电子、电力工程技术领域。尤其是高介电常数聚偏氟乙烯复合材料，已经成为高储能密度电容器和高密度信息存储器用的首选材料。为提高PVDF材料的介电常数(8～13)，有效途径是向PVDF基体中填加高介电常数陶瓷类填料，如BaTiO₃、CaCu₃Ti₄O₁₂等。在陶瓷/PVDF复合体系中，陶瓷体积含量要高达40％以上，此类复合材料的介电常数才有明显提高，但仍在100以下。目前在现有陶瓷/PVDF复合材料中，材料的介电常数提高仍非常有限，需要进一步提高其介电性能。

发明内容

本发明目的是为了解决现有在低体积浓度(≤10％)陶瓷类填料下聚偏氟乙烯基复合材料介电常数不高的技术问题，提供了一种聚偏氟乙烯基复合材料的制备方法。

聚偏氟乙烯基复合材料的制备方法如下：

一、晶化处理：向含有硝酸铜和硝酸钙的乙二醇甲醚澄清溶液中加入钛酸四丁酯，磁力搅拌均匀，得到溶胶，然后点燃溶胶获得粉末，将粉末置于马弗炉中，以升温速率为2～10℃/min，升温至700～900℃并保温1～3h，再以2～10℃/min的速率升温至1000～1100℃，保温4～8h，冷却至室温，得到晶化的CaCu₃Ti₄O₁₂粉体，其中硝酸钙、硝酸铜与钛酸四丁酯的摩尔比为1:3:4；

二、施镀：首先将步骤一所得晶化的CaCu₃Ti₄O₁₂粉体进行清洗、粗化、敏化及活化处理，然后将其加入到由硫酸镍、柠檬酸、水合肼、乙二胺和去离子水组成的镀液中施镀10～60min，镀液温度85～100℃，搅拌速率100～300r/min，控制pH值为12～14，装载量为10～30g/L，最后经过滤清洗，得核壳结构CaCu₃Ti₄O₁₂@Ni粉体，其中由硫酸镍、柠檬酸、水合肼、乙二胺和去离子水组成的镀液中硫酸镍、柠檬酸、水合肼和乙二胺的摩尔比为0.16:0.14:0.6:1；

三、熔融共混：将步骤二所得到的核壳结构CaCu₃Ti₄O₁₂@Ni粉体与聚偏氟乙烯颗粒置于转矩硫变仪中熔融共混10～60min，混料温度160～200℃，转速为20～40r/min，然后将均匀共混料装入模具，置于平板硫化机上热压成型，压力为0～15MPa，模压温度为160～200℃，加压时间5～25min，最后冷却至室温，获得PVDF基复合膜，其中，核壳结构CaCu₃Ti₄O₁₂@Ni粉体与聚偏氟乙烯颗粒的体积分数比为0.010～0.111:1；

四、磁化处理：将步骤三所得到的PVDF基复合膜置于磁钢气隙中高温磁化处理，磁场强度为0.1～1.4T，加热温度为100～200℃，保温时间为10～240min，冷却后制得PVDF/CaCu₃Ti₄O₁₂@Ni复合材料，完成聚偏氟乙烯基复合材料的制备。