[发明专利]壳层厚度可控的PAMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜及制备方法

说明书

本发明属于化学材料技术领域，涉及一种壳层厚度可控的PAMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜及制备方法；1)在钛酸钡BT表面引发甲基丙烯酸甲酯MMA原位自由基聚合制备PMMA@BT纳米颗粒；2)将PMMA@BT纳米颗粒和聚丙烯PP，熔融共混15min得到样品；3)将样品剪成小块试样，采用热压机在190℃、125MPa下热压成型得到PMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜。本发明制备的纳米材料具有均匀核‑壳结构、壳层厚度可调以及分散良好的特性，且该电介质薄膜具有良好的透光性和出色的柔韧性，介电损耗小，极化强度大，击穿强度和电介质薄膜的介电性能协同上升；且制备方法简单，易于控制。

技术领域

本发明属于化学材料技术领域，涉及一种壳层厚度可控的PAMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜及制备方法。

背景技术

随着电子电气工业的发展和电子能源系统的高性能需求，有机薄膜电介质电容器因其微/ 纳秒级的充放电速度、宽广的温谱和频谱稳定性、优异的耐压和柔韧特性而受到人们的高度关注。当今广泛研究的电介质薄膜大多采用铁电类聚合物(如聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物)作为基体，由于其本征的铁电性损耗，这类复合电介质均具有难以克服的充放电效率低、发热集中易击穿等问题；而利用具有线性充放电特性的非极性聚合物(如聚丙烯(PP))作为复合电介质基体，又具有ε低(≈2.2)、加工制备困难、复合电介质微观均匀性和界面特性难以控制等缺点。因而如何实现纳米复合电介质薄膜ε和电Eb的协同提升是实现其储能密度提升的关键，也是当前电极化储能研究领域的热点和难题。

发明内容

本发明的目的是壳层厚度可控的PAMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜及制备方法，纳米材料具有均匀核-壳结构、壳层厚度可调以及分散良好的特性，且该电介质薄膜具有良好的透光性和出色的柔韧性，介电损耗小，极化强度大，击穿强度和电介质薄膜的介电性能协同上升；且制备方法简单，易于控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种壳层厚度可控的PAMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜的制备方法包括以下步骤：

1)在钛酸钡BT纳米颗粒表面引发甲基丙烯酸甲酯MMA原位自由基聚合制备 PMMA@BT纳米颗粒；备用；甲基丙烯酸甲酯MMA/钛酸钡BT质量比为0.2～0.75；

2)将PMMA@BT纳米颗粒和聚丙烯PP，在190℃、转速为60r/min条件下熔融共混15min得到PMMA@BT/PP纳米复合电介质样品；所述PMMA@BT/PP中，PMMA@BT/的质量分数为5～15％；

3)将样品剪成小块试样，采用热压机在190℃、125MPa下热压成型，循环排除气泡，保压10min后取出，得到PMMA@BT/PP纳米复合电介质薄膜。

进一步的，所述步骤1)包括以下步骤：

1.1)将钛酸钡纳米颗粒干燥后与H₂O₂水溶液混合，钛酸钡质量与H₂O₂体积比为20g： 100mL超声分散处理30min后，在105℃温度下搅拌5h，冷却至室温，经离心固液分离，固体依次经洗涤、离心、冷冻干燥、真空干燥得到HO-BT纳米颗粒；

1.2)将HO-BT纳米颗粒和甲苯混合，超声分散30min得到混合液；用冰醋酸调节混合液pH值为4；向混合液中缓慢加入硅烷偶联剂KH-550，HO-BT纳米颗粒质量与甲苯体积比为15g：100mL；硅烷偶联剂KH-550的加入量为4g/100mL甲苯；然后通入氮气，80℃下搅拌24h，冷却至室温，经离心固液分离，取固体用甲苯洗涤、离心；真空干燥、研磨得到 APS-BT纳米颗粒；