[发明专利]一种柔性抗燃高介电纳米复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性抗燃高介电纳米复合膜及其制备方法，目的是为了提供一种工艺简单、成本低、具有非常高的工业化生产能力及环境友好性的抗燃高介电纳米复合膜的制备方法。本发明先取纳米纤维素分散于水中形成纳米纤维素悬浮液，加入适量的蒙脱土悬浮液和还原氧化石墨烯湿料，在室温下快速搅拌后超声分散，负压抽滤，将抽滤后的滤膜干燥即得产品。本发明方法工艺简单，以抽滤成膜的方式，改变了传统的流延成膜，在成膜过程中赋予纳米复合膜特殊的层状结构，进而能够赋予复合膜更优异的力学及电学性能；方法环境友好，具有非常高的产业化生产能力，能够有效降低复合膜的生产成本，对纳米柔性抗燃高介电纳米复合膜的应用做出了基础铺垫。

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的制备方法。

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

本发明的目的是为了提供一种具有较高的阻燃性、介电常数、机械性能的抗燃高介电纳米复合膜的制备方法，该方法工艺简单，成本较低，具有非常高的工业化生产能力及环境友好性。

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的制备方法，包括步骤：

a.在容器中取纳米纤维素分散于水中形成纳米纤维素悬浮液，依照蒙脱土和还原氧化石墨烯的质量分数，加入适量的蒙脱土悬浮液和还原氧化石墨烯湿料，在室温下快速搅拌至少30分钟；

b.将搅拌均匀的混合液进行超声分散，形成分散均匀稳定的混合分散液；

c.将分散液置于抽滤杯中，所用滤膜为孔径为0.2μm的微滤膜，负压抽滤；

d.将抽滤后的滤膜置于不高于70℃温度干燥，得到均匀的纳米复合膜，即为产品；