本发明专利技术涉及聚偏氟乙烯铁电材料技术领域，且公开了一种钛酸锶钡‑聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，包括以下配方原料：聚氨酯包覆钛酸锶钡‑铁酸铋、聚偏氟乙烯、乙烯‑三氟氯乙烯共聚物。该一种钛酸锶钡‑聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，固相熔融法制备出的钛酸锶钡固溶体的介电常数更大，通过镧掺杂铁酸铋的修饰，增强了钛酸锶钡的剩余磁化强度和饱和磁化强度，降低了其介电损耗，使钛酸锶钡固溶体呈现出优异的介电和铁电性能，在钛酸锶钡和铁酸铋的表面包覆一层聚氨酯，通过熔融共混交联成共聚物，大幅改善了钛酸锶钡‑铁酸铋在聚偏氟乙烯中的分散性和相容性，从而增强了聚偏氟乙烯的介电性能和铁电性能。
【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料及其制法
本专利技术涉及聚偏氟乙烯铁电材料
，具体为一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料及其制法。
技术介绍
铁电材料是指具有铁电效应的一类材料，许多电光晶体、压电材料就是铁电晶体，铁电材料都同时具备铁电性和压电性，铁电性是指在一定温度范围内材料会产生自发极化，由于铁电体晶格中的正负电荷中心不重合，因此即使没有外加电场，也能产生电偶极矩，并且其自发极化可以在外电场作用下改变方向；压电性是实现机械能－电能相互转换的一种性质，若在某一方向上给材料施加外力使材料发生形变，其内部会发生极化并在表面产生电荷，铁电材料具有热释电性、电致伸缩性、压电性、和电折射性等优异的性能，广泛应用于电极化特性电容器、电光特性数据存储器、电致伸缩性执行器、压电性传感器等材料。聚偏氟乙烯具有良好的介电性能和铁电性能，是一种极具潜力的铁电聚合物材料，通常使用无机铁电材料如铁钛铌、钛酸钡等作为填料，添加进入聚偏氟乙烯材料中，但是无机铁电材料在聚偏氟乙烯中的相容性和分散性很差，容易在聚偏氟乙烯中团聚和结块，大大降低了材料的介电、铁电性能，甚至影响聚偏氟乙烯材料的力学性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料及其制法，解决了无机铁电材料在聚偏氟乙烯中的相容性和分散性很差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，包括以下按重量份数计的配方原料：12-19份聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋、56-71份聚偏氟乙烯、17-25份乙烯-三氟氯乙烯共聚物。优选的，所述聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋制备方法包括以下步骤：(1)向行星球磨机中加入无水乙醇溶剂、平均粒径为5-20nm的TiO2、平均粒径为0.5-1.5μm的BaCO3和平均粒径为15-20um的SrCO3，球磨6-10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于气氛电阻炉中，通入N2，升温速率为5-8℃/min，在1260-1280℃下保温煅烧2-3h，煅烧产物为钛酸锶钡固溶体。(2)向反应瓶中加入乙二醇二甲醚溶液、BiCl3、FeCl3和LaCl3将反应瓶置于超声处理仪中，在50-60℃下超声分散处理1-2h，向反应瓶中加入络合剂柠檬酸，并置于恒温水浴锅中，加热至60-70℃，匀速搅拌反应4-6h，将溶液在室温下静置陈化30-40h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体产物置于电阻炉中，升温速率为5-10℃/min，在720-760℃下保温煅烧1-2h，煅烧产物为镧掺杂铁酸铋。(3)向行星球磨机中加入无水乙醇溶剂、钛酸锶钡固溶体和镧掺杂铁酸铋，球磨机公转转速为420-480rpm，自转转速为80-100rpm，进行球磨8-12h，直至物料全部通过1600-1800目网筛，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将混合产物置于反应瓶中并加入丙酮溶剂，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸亚丙酯多元醇，搅拌均匀后加入催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-110℃，匀速搅拌回流反应15-20h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，制备得到聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋。优选的，所述TiO2、BaCO3和SrCO3，物质的量摩尔比为0.68-0.76:0.24-0.32:1，钛酸锶钡固溶体化学表达式为Sr0.24-0.32Ba0.68-0.76TiO3。优选的，所述BiCl3、FeCl3、LaCl3和柠檬酸的物质的量摩尔比为1.1-1.3:0.92-0.94:0.06-0.08:1.5-2，镧掺杂铁酸铋化学表达式为La0.06-0.08Bi0.92-0.94FeO3。优选的，所述钛酸锶钡固溶体和镧掺杂铁酸铋的质量比为665.67-1249:1。优选的，所述钛酸锶钡固溶体、异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸亚丙酯多元醇和催化剂二月桂酸二丁基锡质量比为1.6-2.2:3.7-4.3:1:0.07-0.11。优选的，所述行星球磨机包括箱体，箱体的正面设置有显示屏和按钮，箱体的左侧活动连接有箱门，箱门的正面固定连接有把手，箱体的内壁活动连接有转动盘，转动盘的正面固定连接有底套，底套的内部活动安装有转动台和台架，转动台的顶部固定连接有转动杆。优选的，所述钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料制备方法包括以下步骤：(1)将12-19份聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋、56-71份聚偏氟乙烯、17-25份乙烯-三氟氯乙烯共聚物置于双螺杆挤出机中，在190-210℃下熔融共混2-3h，挤出温度为220-230℃，制备得到钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，使用固相熔融法制备出的钛酸锶钡固溶体，相比于传统的钛酸钡，钛酸锶钡固溶体的介电常数大，在钛酸锶钡外层修饰的镧掺杂铁酸铋，增强了钛酸锶钡的剩余磁化强度和饱和磁化强度，大大降低了其介电损耗，使钛酸锶钡固溶体呈现出优异的介电和铁电性能。该一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，通过原位生长法，在钛酸锶钡和铁酸铋的表面包覆一层聚氨酯，钛酸锶钡和铁酸铋均匀地分散在聚氨酯大分子孔隙中，形成聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋材料，通过聚氨酯、聚偏氟乙烯和乙烯-三氟氯乙烯共聚物熔融共混，交联成共聚物，大幅改善了钛酸锶钡-铁酸铋在聚偏氟乙烯中的分散性和相容性，并且乙烯-三氟氯乙烯提升了聚偏氟乙烯的介电温谱和电极化效应，提高了聚偏氟乙烯的介电常数，从而在钛酸锶钡-铁酸铋协同作用下增强了聚偏氟乙烯的介电性能和铁电性能。附图说明图1为本专利技术连接结构箱门闭合图；图2为本专利技术连接结构箱门展开图。图中：1-箱体、2-显示屏、3-按钮、4-箱门、5-把手、6-转动盘、7-底套，8-转动台，9-台架，10-转动杆。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，包括以下按重量份数计的配方原料：12-19份聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋、56-71份聚偏氟乙烯、17-25份乙烯-三氟氯乙烯共聚物。聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋制备方法包括以下步骤：(1)向行星球磨机中加入无水乙醇溶剂，平均粒径为5-20nm的TiO2、平均粒径为0.5-1.5μm的BaCO3和平均粒径为15-20um的SrCO3，三者物质的量摩尔比为0.68-0.76:0.24-0.32:1，行星球磨机包括箱体，箱体的正面设置有显示屏和按钮，箱体的左侧活动连接有箱门，箱门的正面固定连接有把手，箱体的内壁活动连接有转动盘，转动盘的正面固定连接有底套，底套的内部活动安装有转动台和台架，转动台的顶部固定连接有转动杆，球磨6-10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于气氛电阻炉中，通入N2，升温速率为5-8℃/min，在1260-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：12-19份聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋、56-71份聚偏氟乙烯、17-25份乙烯-三氟氯乙烯共聚物。/n
【技术特征摘要】
1.一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：12-19份聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋、56-71份聚偏氟乙烯、17-25份乙烯-三氟氯乙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，其特征在于：所述聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋制备方法包括以下步骤：
（1）向行星球磨机中加入无水乙醇溶剂、平均粒径为5-20nm的TiO2、平均粒径为0.5-1.5μm的BaCO3和平均粒径为15-20um的SrCO3，球磨6-10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体混合物置于气氛电阻炉中，通入N2，升温速率为5-8℃/min，在1260-1280℃下保温煅烧2-3h，煅烧产物为钛酸锶钡固溶体。
（2）向反应瓶中加入乙二醇二甲醚溶液、BiCl3、FeCl3和LaCl3将反应瓶置于超声处理仪中，在50-60℃下超声分散处理1-2h，向反应瓶中加入络合剂柠檬酸，并置于恒温水浴锅中，加热至60-70℃，匀速搅拌反应4-6h，将溶液在室温下静置陈化30-40h，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将固体产物置于电阻炉中，升温速率为5-10℃/min，在720-760℃下保温煅烧1-2h，煅烧产物为镧掺杂铁酸铋。
（3）向行星球磨机中加入无水乙醇溶剂、钛酸锶钡固溶体和镧掺杂铁酸铋，球磨机公转转速为420-480rpm，自转转速为80-100rpm，进行球磨8-12h，直至物料全部通过1600-1800目网筛，将溶液减压浓缩除去溶剂，并充分干燥，将混合产物置于反应瓶中并加入丙酮溶剂，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸亚丙酯多元醇，搅拌均匀后加入催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-110℃，匀速搅拌回流反应15-20h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，制备得到聚氨酯包覆钛酸锶钡-铁酸铋。
3.根据权利要求2所述的一种钛酸锶钡-聚偏氟乙烯共聚物铁电材料，其特征在于：所述TiO2、BaCO...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志越，
申请(专利权)人：嵊州市汇业新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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