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技术

本发明专利技术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。

Dopamine modified dielectric filler for dielectric elastomer and preparation method thereof

The invention discloses a modified dielectric filler and its preparation method for dielectric elastomer dopamine, preparation method is as follows: the nano titanium dioxide and copper phthalocyanine in aqueous mixtures of dopamine, uniformly mixing, pH was adjusted to 8 9, standing for 1 3h, dry filter, will it added to the aqueous solution of graphene oxide, ultrasonic dispersion, dispersion of 36 48h in 30 under 45 DEG C, after adding dopamine solution, adjusted pH to 8 9, 12 24h reaction, after the reaction, filtering, washing with deionized water to neutral, then in a vacuum drying, both dopamine modified dielectric filler. The dielectric composition of the prepared graphene based graphite is stable, and the dielectric elastomer composite prepared by the method has high dielectric constant, and can reduce dielectric loss and improve the electrical deformation.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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。中国专利技术专利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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术采用以下技术方案：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；(2)将制得的多巴胺改性纳米二氧化钛与酞菁铜混合物其加入到氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，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。优选的，所述纳米二氧化钛与酞菁铜的投料比为2:1，纳米二氧化钛质量与多巴胺水溶液的体积比为10-16g/L。优选的，所述多巴胺水溶液中多巴胺的浓度为2.2-3g/L。优选的，所述调节pH使用的是三羟甲基氨基甲烷固体。优选的，所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.6-1.2g/L。优选的，所述纳米二氧化钛与多巴胺的使用量的质量比为2-3:1。一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料，由以上方法制备而成。一种介电弹性体复合材料，由以下方法制备而成，将以上方法中制备的多巴胺改性介电填料作为填料添加到橡胶基体中，加入硫化剂，混炼、硫化，制得介电弹性体复合材料。其中，在步骤(2)中多巴胺将氧化石墨烯进一步改性的同时将其还原，所述多巴胺改性介电填料是以石墨烯为基体的多层核壳结构的介电填料。本专利技术具有以下有益效果，采用多巴胺包覆纳米二氧化钛与酞菁铜颗粒，之后将其接枝到氧化石墨烯表面，混合接枝，形成核壳结构。纳米二氧化钛与酞菁铜相互配合，具有良好的改善介电常数的效果。利用多巴胺将石墨烯还原，同时可以巩固接枝效果，使介电填料的性能更稳定，改善介电常数的效果更好。利用该介电填料与橡胶基体制备出的介电弹性体具有较高的介电常数，电致形变更明显，从而降低了介电损耗。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1将1g纳米二氧化钛与0.5g酞菁铜混合物浸入100mL多巴胺水溶液中，多巴胺的浓度为2.5g/L，搅拌混合均匀，使用三羟甲基氨基甲烷固体调节pH为8，静置2h，过滤后，用去离子水洗至中性，干燥，将其加入到625mL浓度为0.8g/L的氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，超声分散，在30℃条件下分散48h，之后加入多巴胺水溶液，调节pH为8，反应15h，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。实施例2将1.2g纳米二氧化钛与0.6g酞菁铜混合物浸入100mL多巴胺水溶液中，多巴胺的浓度为3g/L，搅拌混合均匀，使用三羟甲基氨基甲烷固体调节pH为9，静置2h，过滤后，用去离子水洗至中性，干燥，将其加入到670mL浓度为0.6g/L的氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，超声分散，在45℃条件下分散48h，之后加入多巴胺水溶液，调节pH为9，反应18h，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。实施例3将1.6g纳米二氧化钛与0.8g酞菁铜混合物浸入100mL多巴胺水溶液中，多巴胺的浓度为2.8g/L，搅拌混合均匀，使用三羟甲基氨基甲烷固体调节pH为8，静置3h，过滤后，用去离子水洗至中性，干燥，将其加入到800mL浓度为1g/L的氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，超声分散，在45℃条件下分散36h，之后加入多巴胺水溶液，调节pH为8，反应12h，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。实施例4将1g纳米二氧化钛与0.5g酞菁铜混合物浸入100mL多巴胺水溶液中，多巴胺的浓度为2.2g/L，搅拌混合均匀，使用三羟甲基氨基甲烷固体调节pH为8，静置2h，过滤后，用去离子水洗至中性，干燥，将其加入到400mL浓度为1.2g/L的氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，超声分散，在40℃条件下分散36h，之后加入多巴胺水溶液，调节pH为8，反应12h，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。实施例5将实施例1中制备的多巴胺改性介电填料作为填料添加到橡胶基体中，加入硫化剂，混炼、硫化，制得介电弹性体复合材料。实施例6将实施例2中制备的多巴胺改性介电填料作为填料添加到橡胶基体中，加入硫化剂，混炼、硫化，制得介电弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料的制备方法，其特征在于，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；(2)将制得的多巴胺改性纳米二氧化钛与酞菁铜混合物其加入到氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，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。

【技术特征摘要】
1.一种用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料的制备方法，其特征在于，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；(2)将制得的多巴胺改性纳米二氧化钛与酞菁铜混合物其加入到氧化石墨烯水溶液中，搅拌均匀后，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。2.根据权利要求1所述的用于介电弹性体的多巴胺改性介电填料的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛与酞菁铜的投料比为2:1，纳米二氧化钛质量与多巴胺水溶液的体积比为10-16g/L。3.根据权利要求1所述的用于介电弹性体的多巴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风浪，李舒歆，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44