聚偏氟乙烯复合发泡材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，包括：将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料挤出造粒，得到复合颗粒；以及将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型，得到聚偏氟乙烯复合发泡材料。本发明专利技术还涉及一种由所述制备方法得到的聚偏氟乙烯复合发泡材料及其在制备压电器件中的应用。本发明专利技术制备得到的聚偏氟乙烯复合发泡材料中β相晶体的含量占总晶体含量可以提高至80％左右，压缩强度可以提高至12MPa，进而，使得聚偏氟乙烯复合发泡材料具有优异的压电性能和机械性能，可以作为压电材料用于制备压电器件。为压电材料用于制备压电器件。为压电材料用于制备压电器件。

【技术实现步骤摘要】
聚偏氟乙烯复合发泡材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及发泡材料
，特别是涉及一种聚偏氟乙烯复合发泡材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)具备很多优良的性质，例如耐腐蚀性、耐候性、压电、介电和热电等性质，使其能够广泛的应用于结构材料和功能材料领域。但是，PVDF的结晶度较高，发泡条件比较苛刻，目前多采用釜压发泡的方法，而釜压发泡得到的多是不规则的发泡材料，且制备效率相对注塑和挤出发泡较低，使其在实际应用中受到局限。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述问题，提供一种聚偏氟乙烯复合发泡材料及其制备方法和应用，所述制备方法得到的聚偏氟乙烯复合发泡材料中β相含量高，使得聚偏氟乙烯复合发泡材料具有优异的压电性能，能够作为压电材料用于制备压电器件。
[0004]一种聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，包括：
[0005]将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料挤出造粒，得到复合颗粒；以及
[0006]将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型，得到聚偏氟乙烯复合发泡材料。
[0007]在其中一个实施例中，所述复合颗粒中，所述聚偏氟乙烯、所述聚甲基丙烯酸甲酯与所述碳材料的质量比为50:49.9:0.1
‑
90:5:5，所述复合颗粒的结晶度为1％
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50％。
[0008]在其中一个实施例中，所述碳材料包括炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。
[0009]在其中一个实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯在230℃/23.8kg条件下的熔融指数为1.6mL/10min
‑
5.4mL/10min。
[0010]在其中一个实施例中，所述将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型的步骤中，注塑机的螺杆温度为150℃
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250℃，注塑机的预塑速度为50mm/s
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150mm/s。
[0011]在其中一个实施例中，所述将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型的步骤中，注射速度为50mm/s
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200mm/s，模具温度为30℃
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120℃，保压压力为10MPa
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100MPa，保压时间为1s
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20s。
[0012]在其中一个实施例中，所述将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型的步骤中，开模距离为0.5mm
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10mm，开模的速度为1mm/s
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50mm/s。
[0013]在其中一个实施例中，所述将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型的步骤中，超临界流体包括超临界二氧化碳、超临界氮气中的至少一种，所述超临界二氧化碳在饱和体系中的质量分数为1％
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15％，所述超临界氮气在饱和体系中的质量分数为0.1％
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1％。
[0014]一种聚偏氟乙烯复合发泡材料，所述聚偏氟乙烯复合发泡材料由所述的制备方法得到。
[0015]一种聚偏氟乙烯复合发泡材料在制备压电器件中的应用。
[0016]本专利技术的制备方法中，聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料可以分别与聚偏氟乙烯之间发生相互作用，改变聚偏氟乙烯的结晶行为，促使聚偏氟乙烯复合发泡材料中的α相向β相转变，另一方面，采用注塑发泡可以使泡孔取向，也能够促使聚偏氟乙烯复合发泡材料中的α相向β相转变，从而使得聚偏氟乙烯复合发泡材料中β相晶体的含量最高占总晶体含量的80％左右，进而，使得聚偏氟乙烯复合发泡材料具有优异的压电性能，可以作为压电材料用于制备压电器件。
[0017]另外，聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料的添加，不仅能够改善聚偏氟乙烯的泡孔结构，使聚偏氟乙烯复合发泡材料具有优异的力学性能，同时还能降低成本，进而使聚偏氟乙烯复合发泡材料能够更好的应用于传感器、包装和保温隔热等领域。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1制备的聚偏氟乙烯复合发泡材料的断面泡孔形态图图；
[0019]图2为本专利技术实施例1和对比例1制备的聚偏氟乙烯复合材料的FT
‑
IR图；
[0020]图3为本专利技术对比例1制备的聚偏氟乙烯发泡材料的断面泡孔形态图。
具体实施方式
[0021]以下将对本专利技术提供的聚偏氟乙烯复合发泡材料及其制备方法和应用作进一步说明。
[0022]本专利技术提供的聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，包括：
[0023]S1，将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料挤出造粒，得到复合颗粒；
[0024]S2，将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型，得到聚偏氟乙烯复合发泡材料。
[0025]步骤S1中，可以采用双螺杆挤出机将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料挤出造粒，得到复合颗粒，以使复合颗粒中聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料混合均匀。
[0026]为了使复合颗粒中聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料混合更加均匀，在一实施方式中，双螺杆挤出机的挤出温度优选为150℃
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250℃，进一步优选为160℃
‑
220℃，双螺杆挤出机的转速优选为30rpm
‑
300rpm，进一步优选为30rpm
‑
200rpm。
[0027]由于PMMA的加入会降低共混物总的结晶度从而影响复合材料的压电性能，因此PMMA的量不宜添加过多，但是PMMA的添加会明显改善复合发泡材料的泡孔结构，因此PMMA的含量也不宜过少，所以，所述复合颗粒中，所述聚偏氟乙烯、所述聚甲基丙烯酸甲酯与所述碳材料的质量比为50:49.9:0.1
‑
90:5:5，所述复合颗粒的结晶度为1％
‑
50％，优选为20％
‑
50％。
[0028]其中，所述碳材料包括炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。
[0029]为了便于复合颗粒更好的注塑和发泡，聚甲基丙酸甲酯的熔融指数在230℃/23.8kg条件下的熔融指数优选为1.6mL/10min
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5.4mL/10min，进一步优选为1.6mL/10min
‑
3.2mL/10min。
[0030]所以，步骤S2中，将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型时，聚甲基丙烯酸甲酯与聚偏氟乙烯之间的相互作用，可以改变聚偏氟乙烯的结晶行为，促使聚偏氟乙烯的α
相向β相转变。
[0031]同样地，聚偏氟乙烯与碳材料表面的官能团相互作用，以及聚偏氟乙烯与碳材料之间的极化作用，也能改变聚偏氟乙烯的结晶行为，促使聚偏氟乙烯的α相向β相转变。同时，碳材料还能够在极化过程中使聚偏氟乙烯中晶体的取向，即复合发泡材料在电场中偶极子大致按一定的方向规整排列的过程，进一步加强压电性能。
[0032]另外，注塑发泡可以使泡孔取向，使得泡孔按一定的方向拉伸，促使泡孔的拉伸比更大，更好的促使聚偏氟乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，包括：将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和碳材料挤出造粒，得到复合颗粒；以及将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型，得到聚偏氟乙烯复合发泡材料。2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述复合颗粒中，所述聚偏氟乙烯、所述聚甲基丙烯酸甲酯与所述碳材料的质量比为50:49.9:0.1
‑
90:5:5，所述复合颗粒的结晶度为1％
‑
50％。3.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯在230℃/23.8kg条件下的熔融指数为1.6mL/10min
‑
5.4mL/10min。5.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述将所述复合颗粒通过注塑发泡的方法发泡成型的步骤中，注塑机的螺杆温度为150℃
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250℃，注塑机的预塑速度为50mm/s
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150mm/s。6.根据权利要求5所述的聚偏氟乙烯复合发泡材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪龙，翁正升，任倩，吴明辉，郑文革，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：