[发明专利]一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料及其制备方法，制备方法为：将纳米二氧化钛与酞菁铜混合物浸入多巴胺水溶液中，搅拌混合均匀，调节pH为8‑9，静置1‑3h，过滤后干燥，将其加入到氧化石墨烯水溶液中，超声分散，在30‑45℃条件下分散36‑48h，之后加入多巴胺水溶液，调节pH为8‑9，反应12‑24h，反应完成后，抽滤，使用去离子水清洗至中性，之后在真空条件下进行干燥，既得多巴胺改性介电填料。该方法以石墨烯为基体，制备的介电填料综合性能稳定，利用其制备的介电弹性体复合材料介电常数高，并能降低介电损耗，提高电致形变。

技术领域

本发明涉及介电弹性体领域，特别是涉及一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料及其制备方法。

背景技术

介电弹性体是一类能够对外部电场产生应变响应的电活性聚合物，具有驱动和发电两种工作模式，其中驱动模式是指在外界电场的作用下，静电吸引力使得介电弹性体厚度减小，平面伸展，而当外界电场撤销后，介电弹性体则可以回复到初始形态。通常介电弹性体介电常数越高，发电能力越强。介电弹性体材料具有高弹性能、耐冲击性，循环周期长并且成本低等特点，在仿生、生物医学、发电、光学以及航空航天等方面均有较好的应用前景，会对人们的现有生活、环境产生较大的影响。因此，近年来关于介电弹性体的研究受到广泛的关注。

常用的介电弹性体有聚合物共混型、弹性体与有机或无机填料共混型或电场下弹体与无机填料交联型等。介电弹性体在电场作用下产生的形变与材料的相对介电常数、外界电场的场强的平方呈正比，并与弹性模量成反比。提高介电弹性体的介电常数是使介电弹性体性能更加稳定，高效的手段，其中最有效的方法为掺杂导体或者半导体填料，常用的填料有陶瓷介电填料，半导体介电填料以及导电型纳米介电填料，相较于前两种材料导电型纳米介电填料在提高弹性体介电常数性能方面效果更为显著。

通过添加导电型纳米介电填料来增加介电弹性体的介电常数的方法是基于逾渗理论，即填料的含量在基体中存在一个阈值。当填料含量高于此阈值时，填料在基体中形成了较为完善的导电通路，材料的导电率会突增从而成为导体；当填料含量接近此阈值时，材料处于临界状态，虽为绝缘体，但是此时的介电常数会有一个突增，从而成为了提高介电弹性体的介电常数的最优点。

中国发明专利CN201610105279.9公开了一种溴化丁基橡胶介电弹性体复合材料，该材料，以质量份数计，将溴化丁基橡胶100份、硫化体系1.5-9份、高介电陶瓷填料10-50份、极性增塑剂10-50份共混，在20-60℃混炼均匀，出片，混炼胶室温停放7-16h后，在平板硫化机上硫化，制得溴化丁基橡胶介电弹性体复合材料。所制备的介电弹性体复合材料具有高介电常数、低弹性模量及优良延展性的特点，同时可以在较低的外加电场下获得高电致形变，改善了传统方法中介电弹性体需要在高电压下才能产生大电致形变的情况。因此，有效的提高介电弹性体的介电常数并降低弹性模量仍是目前研究的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料，该方法以石墨烯为基体，制备的介电填料综合性能稳定，利用其制备的介电弹性体复合材料介电常数高，并能降低介电损耗，提高电致形变。

本发明的另一目的是提供该用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米二氧化钛与酞菁铜混合物浸入多巴胺水溶液中，搅拌混合均匀，调节pH为8-9，静置1-3h，过滤后，用去离子水洗至中性，干燥，得多巴胺改性纳米二氧化钛与酞菁铜混合物；