[发明专利]一种板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明一种板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法，所述方法包括步骤1，将Na₂CO₃、Bi₂O₃、TiO₂和NaCl在900～1100℃煅烧2～8h；步骤2，将得到的混合物A中的Cl‑去除，烘干后研磨均匀；步骤3，先加入乙醇溶液后烘干，再加入盐酸多巴胺和盐酸，反应后烘干产物得到多巴胺包覆的板状钛酸铋钠粉体；步骤4，在聚偏氟乙烯配成溶液中加入多巴胺包覆的板状钛酸铋钠粉，再以流延法制备板状钛酸铋钠粉和聚偏氟乙烯的复合物，烘干后得到复合物A；步骤5，将复合物A烘干后淬火；该复合材料维持在一个比较高的击穿场强，与纯的聚偏氟乙烯相比，在相同的击穿场强下具有大的储能密度。

技术领域

本发明涉及织构化复合材料技术领域，具体为一种板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

高介电陶瓷-聚合物形成的介电复合材料对储能材料有着重要的意义，高介电陶瓷具有高的介电常数，聚合物具有高的击穿场强，当高介电陶瓷和聚合物复合后，得到的复合材料同时具有这两个特点，从而获得了大的储能密度。

近年来，对于二维片层填料的研究也是热点不断，这种片层结构与聚合物复合时被普遍认为具有空间阻断效应，能够有效阻止复合材料内的电树扩张，使导电通路更加曲折，阻碍空间电荷的损失和局部放电，从而使复合材料维持在一个比较高的击穿场强。

钛酸铋钠(简写式为NBT)是一种高介电陶瓷，属于二维片层填料，从理论上讲，其与聚偏氟乙烯(简写式为PVDF)可形成介电复合材料，从而得到具有大储能密度的复合材料，但目前钛酸铋钠与聚偏氟乙烯的复合材料还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法，工艺简单、成本低廉，反应周期短，重复性好，制备出的板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料与纯的聚偏氟乙烯相比，在相同的击穿场强下具有大的储能密度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤，

步骤1，将Na₂CO₃、Bi₂O₃、TiO₂和NaCl在900～1100℃下煅烧2～8h得到混合物A，其中Na₂CO₃、Bi₂O₃和TiO₂的质量总和与NaCl的质量之比为0.5～1；

步骤2，将混合物A中的Cl^-去除，烘干后研磨均匀得到板状钛酸铋钠粉体；

步骤3，将板状钛酸铋钠粉体先加入乙醇溶液后烘干，再加入盐酸多巴胺和盐酸，反应后烘干产物得到多巴胺包覆的板状钛酸铋钠粉体，其中板状钛酸铋钠粉体的质量、盐酸多巴胺的质量与盐酸的体积之比为0.75g：(0.02～0.03g)：(5～10mL)；

步骤4，先将聚偏氟乙烯配成溶液，再向其中加入多巴胺包覆的板状钛酸铋钠粉，其中多巴胺包覆的板状钛酸铋钠粉的体积为多巴胺包覆的板状钛酸铋钠粉和聚偏氟乙烯总体积的1～5％，再以流延法制备板状钛酸铋钠粉和聚偏氟乙烯的复合物，烘干后得到复合物A；

步骤5，将复合物A在180～220℃下烘干5～10min后淬火得到板状钛酸铋钠/聚偏氟乙烯复合材料。

优选的，步骤5将复合物A烘干后在2～10℃的去离子水中淬火。

优选的，步骤4中板状钛酸铋钠粉和聚偏氟乙烯的复合物在80～100℃下烘干12～15h。