三层结构树脂基复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种三层结构树脂基复合材料及应用。本发明专利技术通过微波固化法制备取向碳纳米管束/环氧树脂复合材料（记为B层），通过刮涂‑热固化法制备钛酸钡纳米纤维/环氧树脂复合材料（记为E层），经过层层固化技术构建B‑E‑B三层结构复合材料。与现有技术制备的导体‑绝缘层/聚合物层状结构复合材料相比，本发明专利技术提供的三层结构复合材料兼具高介电常数（>1000，@100Hz）、低介电损耗和高储能密度，并且制备工艺可控易行，生产周期短，适合大规模应用。

Three-Layer Resin Matrix Composites and Their Applications

The invention discloses a three-layer structure resin matrix composite material and its application. The microwave curing method is used to prepare oriented carbon nanotube bundles/epoxy resin composite (denoted as B layer), barium titanate nanofibers/epoxy resin composite (denoted as E layer) is prepared by scraping and thermal curing method, and the B E B three-layer structure composite is constructed by layer curing technology. Compared with the conductor insulation layer/polymer laminated structure composite prepared by the prior technology, the three-layer structure composite provided by the invention has high dielectric constant (>1000, @100Hz), low dielectric loss and high energy storage density, and the preparation process is controllable and feasible, the production cycle is short, and it is suitable for large-scale application.

【技术实现步骤摘要】
三层结构树脂基复合材料及其应用
本专利技术涉及一种兼具高储能密度、高介电常数（>1000，100Hz）和低介电损耗（<0.6，100Hz）树脂基复合材料及其应用，特别涉及一种三层结构树脂基复合材料及其应用，属于介电功能复合材料

技术介绍
随着脉冲功率设备、电子功率系统以及紧凑型、低成本电器需求的激增，迫切需要能够存贮和瞬间输出能量的电能存储元件。电介质电容器充放电时均不涉及电化学反应，且一般为固态，不发生形态变化，并具有高的使用温度，有利于保证脉冲功率设备、电子功率系统的稳定运行及服役可靠性。高性能的介电储能材料是电介质电容器的核心材料，其中高介电常数聚合物基复合材料具有轻质、易加工、介电性能可调等优势，被公认为用于高性能介电电容器的最具希望的候选材料。线性电介质的储能密度（Ue）正比于电介质的介电常数（εr）和击穿强度（Eb）的平方。迄今为止，聚合物基复合材料普遍不能兼具高介电常数和高击穿强度。例如，陶瓷/聚合物复合材料中，陶瓷含量即使高达50vol%以上，介电常数仍小于100，且结构缺陷多，击穿强度低。导体/聚合物复合材料中，利用渗流现象获得很高的介电常数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三层结构树脂基复合材料，其特征在于，所述三层结构树脂基复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）将可固化树脂体系与取向碳纳米管束混合，得到取向碳纳米管束预聚物；然后将预聚物分为第一预聚物、第二预聚物；然后将第一预聚物预固化，得到取向碳纳米管束预固化片；（2）将能固化树脂体系与聚多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维混合，得到钛酸钡纳米纤维预聚物；然后将钛酸钡纳米纤维预聚物制膜后预固化得到钛酸钡纳米纤维预固化片；（3）将钛酸钡纳米纤维预固化片浸润第二预聚物后平铺于取向碳纳米管束预固化片上；然后将第二预聚物浇注于钛酸钡纳米纤维预固化片上；再经过固化，得到三层结构树脂基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种三层结构树脂基复合材料，其特征在于，所述三层结构树脂基复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）将可固化树脂体系与取向碳纳米管束混合，得到取向碳纳米管束预聚物；然后将预聚物分为第一预聚物、第二预聚物；然后将第一预聚物预固化，得到取向碳纳米管束预固化片；（2）将能固化树脂体系与聚多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维混合，得到钛酸钡纳米纤维预聚物；然后将钛酸钡纳米纤维预聚物制膜后预固化得到钛酸钡纳米纤维预固化片；（3）将钛酸钡纳米纤维预固化片浸润第二预聚物后平铺于取向碳纳米管束预固化片上；然后将第二预聚物浇注于钛酸钡纳米纤维预固化片上；再经过固化，得到三层结构树脂基复合材料。2.根据权利要求1所述三层结构树脂基复合材料，其特征在于，步骤（1）中，取向碳纳米管束的用量为可固化树脂体系质量的0.1～2%，第一预聚物、第二预聚物等量；步骤（2）中，聚多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维的用量为能固化树脂体系质量的10～40%。3.根据权利要求1所述三层结构树脂基复合材料，其特征在于，所述可固化树脂体系包括树脂或者树脂与固化剂；所述能固化树脂体系包括树脂或者树脂与固化剂；所述聚多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维的制备方法包括以下步骤：①将钡盐、钛酸酯化合物在溶剂中混合，然后加入粘度调节剂，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液经过静电纺丝、煅烧后，得到钛酸钡纳米纤维；②将盐酸多巴胺、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶解在水中，然后用碱液调节pH值为8～9；然后加入钛酸钡纳米纤维进行反...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾嫒娟，赵丹，梁国正，袁莉，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32