[发明专利]一种柔性抗燃高介电纳米复合膜

说明书

本发明公开了一种柔性抗燃高介电纳米复合膜，目的是为了提供一种具有良好阻燃性、介电常数、机械性能和环境友好性的柔性抗燃高介电纳米复合膜。一种柔性抗燃高介电纳米复合膜包括以下重量百分比组份：蒙脱土10％～50％，还原氧化石墨烯10％～20％，余下为基体材料，所述基体材料为纳米纤维素纤维。本发明制备的柔性抗燃高介电纳米复合膜具有优越的机械性能、热性能、阻燃性以及介电性能等特点，应用前景广阔。

技术领域

本发明设计制备一种具备阻燃特性、介电性能优良的柔性功能膜材料，具体涉及一种柔性抗燃高介电纳米复合膜。

背景技术

介电材料在高储能装置、电容器等电子电器行业具有很大的应用市场及应用前景，陶瓷材料因其具有高介电性、低导电率、低成本等特点，被广泛应用于介电材料领域。但同时，陶瓷材料的加工性能差、破坏强度低以及柔韧性差的缺点则大大阻碍了它的应用和发展。因此，能改善陶瓷材料这些缺点的高分子材料如聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、环氧树脂等，成为了该领域的研究热点。但目前高分子材料应用于介电材料领域存在以下问题：高分子材料的介电常数通常很低，难以符合使用要求；在使用过程中，高分子材料的易燃性也会大大阻碍高分子介电材料在一些特殊领域如航空航天的应用；石化材料来源有限、不可再生，会对环境产生极大的威胁，所以需要找到其替代品。

纤维素基材料由于其来源广阔、机械强度高、易分解、环境友好等性能成为石化材料优良的替代品。而其中纳米纤维素纤维(CNFs)具有极高的长径比、较高的弹性模量、较低的密度、较高的结晶度以及较小的热膨胀系数等特点(Isogai,A.,T.Saito,andH.Fukuzumi,TEMPO-oxidized cellulose nanofibers.Nanoscale,2011.3(1):p.71-85)。以纳米纤维素为基体的纳米复合材料可以随着添加剂的不同而被赋予不同的优异性能。石墨烯是一种单层的石墨材料，具有极其优异的机械性能、超高的电导率、极大的比表面积等特殊性能，极具研究价值。本课题组在前期的研究中(Gao,K.,et al.,Cellulosenanofibers/reduced graphene oxide flexible transparent conductivepaper.Carbohydrate Polymers,2013.97(1):p.243-251)利用层层自组装技术可以提升纳米纤维素薄膜的电性能。但目前通过添加石墨烯改性纤维素基的薄膜的电性能存在许多问题，如石墨烯纳米片层在纤维素基体中分散性较差，极大的影响了复合材料电性能以及机械性能，同时分散过程复杂耗时，这也大大限制了纤维素薄膜的实际生产应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好阻燃性、介电常数、机械性能和环境友好性的柔性抗燃高介电纳米复合膜。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种柔性抗燃高介电纳米复合膜包括以下重量百分比组份：

蒙脱土 10％～50％，

还原氧化石墨烯 10％～20％，

余下为基体材料，所述基体材料为纳米纤维素纤维。

蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。作为常用的阻燃剂，蒙脱土经常应用于高分子的阻燃改性。还原氧化石墨烯(英文缩写RGO)

进一步优选的，所述还原氧化石墨烯的碳氧比为8:1。

进一步的，所述蒙脱土为钠基蒙脱土。

进一步优选的，所述纳米纤维素的直径为6～8nm，长度为1～2μm。

本发明具有如下有益效果：