一种介电复合材料及其制备方法技术

本申请涉及一种介电复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，材料的成分包括：PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维。选用了具有较高介电常数、较低介电损耗的PVDF作为基体树脂，表面处理的碳纤维作为增强材料，羧基化氧化石墨烯作为功能性纳米粒子诱导β

【技术实现步骤摘要】
一种介电复合材料及其制备方法


[0001]本申请涉及高分子材料领域，尤其涉及一种介电复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高分子基介电复合材料具有结构性能可调、质量轻且易于加工成型等优点,因而在电子、电气领域拥有广阔的应用前景。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有较高介电常数、较低介电损耗的热塑性高分子材料,在电气、生物医药、包装等领域具有重要的应用价值。高分子基介合材料具有结构性能可调、质量轻且易于加工成型等优点,因而在电子、电气领域拥有广阔的应用前景。
[0003]聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有较高介电常数、较低介电损耗的热塑性高分子材料,在电气、生物医药、包装等领域具有重要的应用价值。PVDF的典型代表是α
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PVDF、β
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PVDF晶型结构。α晶型为TGTG排列的单斜晶系,其净偶极矩为零不显极性；β晶型为TTTT全反式排列的正交晶系,氟原子分布在碳主链的一侧,净偶极矩不为零,方向指向主链。β
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PVDF具有较大的自发极化强度,在外电场的作用下易于发生极化而表现出优异的介电性能。

技术实现思路

[0004]申请人在专利技术过程中发现：通过在PVDF中添加功能性纳米粒子可诱导β
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PVDF生成的同时还获得综合性能优良的PVDF基复合材料。
[0005]本申请提供了一种介电复合材料及其制备方法和应用，以解决目前介电复合材料介电性能不佳的问题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种介电复合材料。r/>[0007]具体的，所述材料的成分包括：PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维。
[0008]作为一种可选的实施方式，表面氧化处理的所述碳为经浓硝酸表面氧化处理的碳纤维。
[0009]作为一种可选的实施方式，所述羧基化氧化石墨烯的制备方法包括：
[0010]把氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液进行混合超声，以使氧化石墨烯上的羟基和环氧基转化为羧基，得到羧基化氧化石墨烯。
[0011]作为一种可选的实施方式，所述氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液的体积比为2
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4：1
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3。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂75％
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90％、羧基化氧化石墨烯2％
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10％和表面氧化处理的碳纤维5％
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15％。
[0013]作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂80％
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85％、羧基化氧化石墨烯4％
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8％和表面氧化处理的碳纤维8％
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12％。
[0014]作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂81％
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84％、羧基化氧化石墨烯5％
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7％和表面氧化处理的碳纤维9％
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11％。
[0015]作为一种可选的实施方式，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂82％
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83％、羧基化氧化石墨烯6％
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7％和表面氧化处理的碳纤维10％
‑
11％。
[0016]第二方面，本申请提供了一种介电复合材料的制备方法，用以实现第一方面任一项实施例所述的介电复合材料的制备。
[0017]具体的，所述方法包括：
[0018]把PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维进行预混合，得到预混物；
[0019]对所述预混物进行加热熔融和造粒，得到介电复合材料。
[0020]作为一种可选的实施方式，所述加热熔融的温度为170
‑
190℃。
[0021]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0022]本申请实施例提供的该方法，选用了具有较高介电常数、较低介电损耗的PVDF作为基体树脂，表面处理的碳纤维作为增强材料，羧基化氧化石墨烯作为功能性纳米粒子诱导β
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PVDF生成的同时获得了综合性能优良的PVDF基复合材料。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本申请实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
[0026]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0028]本申请实施例提供了一种介电复合材料，所述材料的成分包括：PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维。
[0029]选用了具有较高介电常数、较低介电损耗的PVDF作为基体树脂，表面处理的碳纤维作为增强材料，羧基化氧化石墨烯作为功能性纳米粒子诱导β
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PVDF生成的同时获得了综合性能优良的PVDF基复合材料。
[0030]本实施例中，表面氧化处理的所述碳为经浓硝酸表面氧化处理的碳纤维。
[0031]具体而言，硝酸表面氧化处理碳纤维的方法包括：
[0032]通过浓硝酸氧化表面的碳纤维能在PEEK基体中均匀分散，提高了PVDF材料的力学性能。
[0033]在一些实施例中，所述羧基化氧化石墨烯的制备方法包括：采用8～10mol/L的硝
酸,在60～80℃下,对碳纤维浸渍氧化改性4
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6h。
[0034]把氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液进行混合超声，以使氧化石墨烯上的羟基和环氧基转化为羧基，得到羧基化氧化石墨烯。
[0035]具体而言，将一定量的氧化石墨烯加入NaOH和一氯乙酸混合溶液中(体积比为3:2)超声2
‑
6h，搅拌制成100mg/ml的分散液，使氧化石墨烯上的羟基和环氧基转化为羧基。将溶液热过滤除去杂质离子，蒸发掉多余水分，再在70℃真空干燥2
‑
4h得到羧基化氧化石墨烯。
[0036]羧基化氧化石墨烯的加入促进了β
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PVDF的生成,羧基化氧化石墨烯表面的羧基与PVDF大分子链中氟原子之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介电复合材料，其特征在于，所述材料的成分包括：PVDF树脂、羧基化氧化石墨烯和表面氧化处理的碳纤维。2.根据权利要求1所述的介电复合材料，其特征在于，表面氧化处理的所述碳为经浓硝酸表面氧化处理的碳纤维。3.根据权利要求1所述的介电复合材料，其特征在于，所述羧基化氧化石墨烯的制备方法包括：把氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液进行混合超声，以使氧化石墨烯上的羟基和环氧基转化为羧基，得到羧基化氧化石墨烯。4.根据权利要求3所述的介电复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯和NaOH与一氯乙酸的混合溶液的体积比为2
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4：1
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3。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的介电复合材料，其特征在于，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂75％
‑
90％、羧基化氧化石墨烯2％
‑
10％和表面氧化处理的碳纤维5％
‑
15％。6.根据权利要求5所述的介电复合材料，其特征在于，所述材料的成分以质量分数计包括：PVDF树脂80％
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85％、羧基化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诗，任意，郑雄峰，雷勇，
申请(专利权)人：湖北合聚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：